动态内存与智能指针

C++中动态内存的分配是在堆中进行的，主要通过下面3个方面：

1.new和delete

new和delete很常见，new运算符分配内存，并且同时调用对象的构造函数，delete释放内存，并且调用对象的析构函数，但是new 和delete管理内存需要手动分配和释放内存，然而在程序中很难选择适当的时机释放内存，所以C++又引入了智能指针。

delete释放内存时候需要注意的问题：

（1）必须释放由new运算符分配的内存

（2）同一块内存不可以释放多次

（3）可以释放指向nullptr的指针

（4）释放内存结束后应该将指向该内存的指针置为nullptr

2.智能指针

智能指针和常规指针的重要区别就是它可以自动释放所指向的对象，常见智能指针有如下3种：

（1）shared_ptr

它允许多个指针指向同一个对象，他有一个计数器，用来保存该对象的指针数，当拷贝一个shared_ptr指针时，该指针的计数器+1，当一个我们给shared_ptr赋一个新值或者shared_ptr被销毁时候，计数器-1，只有当计数器为0的时候，才会释放该shared_ptr指向的内存。

shared_ptr独有的操作：

make_shared<T>(args)    返回一个shared_ptr,指向类型T的对象，args为初始化参数（自动调用该对象的构造函数来初始化）

例：shared_ptr<int> ptr=make_shared<int>(10)     //指向一个初始值为10的int的shared_ptr

shared_ptr<T> p(ptr)   p是ptr指针的一个拷贝，ptr的计数器+1   注：下面的unique_ptr指针不能拷贝初始化，因为unique_ptr只能有一个指针占有

p=q   p和q所保存的指针必须能相互转化，p的计数器-1，q的计数器+1

p.use_count()    表示p共享对象的智能指针数量

p.unique()      表示p共享对象的智能指针数量是否为1，是则返回true，否则返回false

（2）unique_ptr

只能有一个指针指向对象，当unique_ptr被销毁时，它所指向的对象也被销毁

它的初始化一般结合new进行：

例：unique_ptr<string> p(new string("hello"));

unique_ptr常用操作：

u.release()   放弃u对对象的控制权，返回指针，u为nullptr

u.reset()     释放u所指向的对象

u.reset(p)   将u指向内置指针p所指向的对象

初始化的时候虽然不能使用拷贝或赋值，但可以使用release或者reset将指针的所有权从一个unique转移到另一个unique

例如：unique_ptr<string> p1(p2.release());   //p2被初始化为p1原来保存的指针，p1置为空

p2.reset(p1.release())    //将p1的所有权转交给p2，p1置为空

（3）weak_ptr

它指向一个shared_ptr指针所指向的对象，但是不会改变shared_ptr计数器，同样，shared_ptr计数器为0的时候，即使有weak_ptr指向对象，该对象还是会被释放，这就是弱共享对象的特点，它同样使用make_shared<T>来初始化

3.allocator

特点：new将内存分配和对象构造组合到了一起，而allocator将他们分离开了

用allocator分配内存主要经历下面几个步骤：

（1）声明allocator对象

allocator<int>  all;//可以分配int的对象

（2）分配空间（未构造）

auto const p=all.allocate(n)//分配n个未初始化的int

（3）构造对象

all.construct(p,4);//构造一个值为4的对象

（4）销毁对象

all.destory(--p);//调用对象的拷贝构造函数，该对象必须已经构造

（5）释放内存

all.deallocate(p,n);//必须在destory之后，p必须是allocate返回的指针，n必须为p创建时要求的大小