C++智能指针

合集 - C++(11)

1.C与C++的区别2023-08-222.成员函数2023-08-233.C++简介2023-08-224.C++静态成员和单例模式2023-08-245.C++之运算符2023-08-256.C++继承2023-08-307.C++之多态2023-08-318.C++之文件读写2023-08-319.C++模板2023-09-01

10.C++智能指针2023-09-01

11.C++异常处理2023-09-01

收起

一、常规指针的缺点

• 当一个常规指针离开了作用域时，只有该指针变量本身占用的内存空间(4/8字节)会被释放，而它指向的内存空间不会自动释放，当free\delete\delete[]语句忘记执行或者无法执行，形成内存泄漏

二、智能指针的优点

• 智能指针是一个封装了常规指针的类类型对象，并且重载了 * 和 -> 运算符，使用起来和常规指针相近

• 当智能指针离开作用域时，它的析构函数必定执行，从而在析构函数中执行释放常规指针的操作，这样就做到了自动释放的效果，从而避免内存泄漏

• 智能指针是一个类模板

三、C++STL中的提供的智能指针

auto_ptr\shared_ptr\unique_ptr\weak_ptr,在C++98标准中只有第一个auto_ptr,C++11只支持后三个，第一个被弃用，使用会产生警告，需要提供头文件 < memory >

Ⅰ.auto_ptr

采用独占拥有模式，不能同时有多个auto_ptr指向同一个内存，但是不能完全实现，有时会指向同一个内存，有隐患

auto_ptr<int> p1(new int(123));
auto_ptr<int> p2;    //可以悬空
p2 = p1;    //允许，但p1转移所有权给p2,p1可能变成空指针
*p1;    //可能段错误

注意：使这种独占式不一定成立，p1是否转移给p2不确定

使用格式：

1. auto_ptr<类型> 对象名(new 类型名);

2. 类型* p = new 类型；
   auto_ptr<类型> 对象名(p);

Ⅱ.unique_ptr 独享指针

• 是auto_ptr的升级，完全实现独占式拥有模式，保证同一时间中只有一个unique_ptr指向某个内存

• 通过把拷贝构造、赋值操作函数声明为delete来实现不能给另一个unique_ptr对象赋值的效果

  unique_ptr<int> p1(new int);
  unique_ptr<int> p2;
  p2 = p1;    //报错
  p2 = unique_ptr<int>(new int);    //允许指向匿名unique_ptr对象的内存
  

• 可以通过C++的全局函数 move() 来转移内存的指向给另一个unique_ptr

  p2 = move(p1);    //让p2指向p1原来的内存，p1一定会变成空指针，p2在改变指向之前，会先释放自己原来的内存
  

Ⅲ.shared_ptr    共享指针

• 采用共享的拥有模式，可以允许多个shared_ptr指向相同内存

• 当一个内存被shared_ptr指向时，内部有一个引用计数器+1

• 当指向该内存的某个shared_ptr离开作用域或者改变指向或者通过reset()时，引用计数器会-1

• 当该内存的引用计数器被减为0时，由最后一个离开的shared_ptr在结束前释放该内存

• 相关成员函数

  函数名	功能
  get()	获取指向内存的地址编号
  use_count()	获取引用计数器的值
  unique()	判断指向的内存是否只有一个shared_ptr指向；0不独占，1独占
  reset()	放弃对内存的指向，计数-1

• 全局函数

  函数名	功能
  va12 = move(val1)	移动val1的值和使用权给val2
  swap( )	交换两个对象

• shared_ptr的循环引用问题：
  当两个类(A B)中都有可以指向对方类型的shared_ptr智能指针成员变量(pB pA)，并且在类外通过shared_ptr指向new出来的两个类对象(pa指向类A pb指向类B)，并且让他们的成员变量pB pA 指向对方，此时构成循环引用，导致就算类对象pa pb销毁，但它们指向的对象的引用计数无法减为0(pA pB还在指向)，导致无法释放对象内存，内存泄漏

Ⅳ.weak_ptr    弱引用指针

• weak_ptr是为了配合shared_ptr而引入的一种智能指针，它指向一个由shared_ptr管理的对象而不影响该对象的生命周期，也即是说将一个weak_ptr指向一个shared_ptr对象，或者离开时都不会改变该对象的引用计数，只有当最后一个shared_ptr离开该对象才会销毁

• weak_ptr更像是shared_ptr的一个助手，而不是独立的智能指针。因此当发生shared_ptr的循环引用产生死锁时，可以把其中一个类的shared_ptr成员变量改为weak_ptr，即可避免产生死锁