C++进阶STL-智能指针

淩亂°似流年 2022-01-26 23:51 316阅读 0赞

[参考１][Link 1]  
[参考２][Link 2]

### 文章目录 ###

*   *  介绍
     *  四种智能指针
     *   *  std::auto\_ptr(已经被C++11弃用)
         *  std::unique\_ptr
         *  std::shared\_ptr
         *  std::weak\_ptr
     *  如何选取智能指针

## 介绍 ##

在使用智能指针之前，一般都是用new和delete来进行内存的管理，但是一旦忘记delete，这样容易造成内存泄露。从而导致智能指针的出现，它只需要你创建，之后就不需要你管，也不需要你手动释放，到该释放的地方，它会自动释放。

*  原理：其实智能智能是一个模板类，内部有指向模板的一个指针，释放使用析构函数进行，所以这是自动的过程。定义在<memory> 命名空间 std

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## 四种智能指针 ##

### std::auto\_ptr(已经被C++11弃用) ###

使用的时候会给警告：is deprecated

*  注意：不建议使用，但是如果使用，记住它是独占式，将p2 = p1 ,那么p1 则是nullptr,如果再通过p1去操作，程序会直接崩溃

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### std::unique\_ptr ###

*   介绍：正如名字一样，它也是独占式的指针，尝试将它复制给其他指针会编译报错，但是可以通过std::move()进行操作，操作之后原先的指针也不能用，这也解释了unique的含义。

std::unique_ptr<Person> p1(new Person(1));
        int id = p1->GetId();
    
        // std::unique_ptr<Person> p2 = p1; 报错
        std::unique_ptr<Person> p2 = std::move(p1);
    
        id = p2->GetId();
        cout << id << endl;
    
        // id = p1->GetId(); p1交给p2之后，便不能用了

补充：boost库的 boost::scoped\_ptr 也是一个独占式的智能指针，但是它不允许转移所有权，从始而终都只对一个资源负责，它更安全谨慎，但是应用的范围也更狭窄

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### std::shared\_ptr ###

*  介绍：shared\_ptr 是一种共享式所有权的指针，它允许多个指针指向同一个对象，既然它提供多个指针指向同一个对象的功能，但是到底由谁来释放？我们想的肯定是由最后一个指针来进行释放工作，如何知道当前的已经是最后一个指针了？所以引入了额外开销：计数
 *  shared\_ptr 除了拥有一个指向目标对象的指针外，还有一个指向 “计数区域(里面有计数器)” 的指针, 结构大概这样：  
    ![在这里插入图片描述][2019052416200435.png]  
    当每次进行复制shared\_ptr的时候，通过ptr2间接的操作counter+1，某处shared\_ptr“释放”的时候，counter-1,直到０，才去真正释放object对象和counter区域

{  
        std::shared_ptr<Person> p1(new Person(1)); // counter:1
    
        int id = 1;
        while(id--)
        { 
    	std::shared_ptr<Person> p2 = p1; //counter:2
        } // counter:1
        
        std::shared_ptr<Person> p3 = p1; // counter:2
    
    
    } // counter:0

缺陷：存在循环引用计数不正常（采用weak\_ptr可以解决此问题），详细见参考１，２

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### std::weak\_ptr ###

*   weak\_ptr 是为了辅助shared\_ptr而存在，在上面shared\_ptr 前提条件下，在counter里面加入weak\_counter计数器，所以有了两个计数器(shared\_counter, weak\_counter)  
      
      
    ![在这里插入图片描述][20190524162241935.png]
 *   weak\_ptr存在的机制依赖于以下几个条件：

1.  weak\_ptr 可由另一个weak\_ptr或者shared\_ptr构造
2.  weak\_ptr的构造和析构不会引起shared\_count的增加或减少，只会引起weak\_count的增加或减少。
3.  被管理资源的释放只取决于shared\_counter计数，当shared\_counter计数为0，才会释放被管理资源。即weak\_ptr不控制资源的生命周期
4.  计数区域的释放却取决于shared计数和weak计数，当两者均为0时，才会释放计数区域

*   可以利用weak\_ptr的成员函数use\_count() 来查看share\_counter的计数值

int main(void)
    { 
        std::shared_ptr<Person> p1(new Person(1)); // counter:1
        std::weak_ptr<Person> pp1 = p1;
        cout << pp1.use_count() << endl;
    
        int id = 1;
        while(id--)
        { 
    	std::shared_ptr<Person> p2 = p1; //counter:2
    	cout << pp1.use_count() << endl;
    
    
        } // counter:1
        
        cout << pp1.use_count() << endl;
        std::shared_ptr<Person> p3 = p1; // counter:2
        cout << pp1.use_count() << endl;
    
        return 0;
    } // counter:0

执行结果：  
![:][20190524163113647.png]

*  weak\_ptr 没有重载 -> 和\* 符号，所以没有办法进行操作，但是可以使用lock()获得一个可用的shared\_ptr, 如果没有可用的shared\_ptr，返回的是空指针。

std::shared_ptr<Person> p1(new Person(1));
    
        std::weak_ptr<Person> p2 = p1;
        //id = p2->GetId(); // 错误，weak_ptr 没有重载->和*
        
        std::shared_ptr<Person> p3 = p2.lock();
        int id = p3->GetId();
        cout << id << endl;

*   weak\_ptr 可以打破shared\_ptr的循环引用计数错误的问题，见参考１，２

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## 如何选取智能指针 ##

1.  如果需要多个指针指向同一个对象，使用shared\_ptr
2.  如果某一个对象规定只有唯一的指针来进行操作，使用unique\_ptr

[Link 1]: https://www.cnblogs.com/KillerAery/p/9096558.html
[Link 2]: https://blog.csdn.net/k346k346/article/details/81478223
[2019052416200435.png]: /images/20220127/81394bf9bf4042daaa2109cc4f7c516d.png
[20190524162241935.png]: /images/20220127/9e3000e8b3c3480388b1a893b5cb8785.png
[20190524163113647.png]: /images/20220127/28484e7a7e914c02afc8b5eb185c8486.png