智能指针

ゝ一纸荒年。 2023-02-21 14:05 142阅读 0赞

有三个智能指针，auto\_ptr（弃用）、unique\_ptr、shared\_ptr.  
智能指针可以自动跟踪动态内存，在其过期时自动释放。

#include<memory>

# 一、shared\_ptr #

用于new创建的对象，而不适用于new\[\]创建的对象，  
用于多个指针共享一个地址的情况。  
默认初始化的智能指针中保存着一个空指针。

## 1.1 make\_shared函数 ##

最安全的分配和使用动态内存的方法是调用make\_shared函数；  
通常使用auto定义一个对象来保存make\_shared的结果，  
注意，auto只能用来初始化单个值，因此不能用来初始化列表。

auto p=make_shared<int>(42);//p指向的对象只有p一个引用者
    auto q(p);//p和q指向相同的对象，此对象有两个使用者。

不能将一个内置指针隐式转化为一个智能指针：

shared_ptr<int>p1=new int(1024);//错误，必须使用直接初始化方式
    shared_ptr<int>p2(new int(1024));//正确，使用了直接初始化方式

## 1.2 智能指针不能使用动态生存期资源的类： ##

1.  程序不知道自己需要使用多少对象；
2.  程序不知道所需对象的准确类型；
3.  程序需要在多个对象之间共享数据。

## 1.3 智能指针使用规范 ##

1.  不使用相同的内置指针值初始化（或reset）多个智能指针；
2.  不delete get()返回的指针；
3.  不使用get()初始化或reset另一个智能指针；
4.  如果你使用get返回的指针，记住当最后一个对应的指针销毁后，你的指针就变为无效了；
5.  如果你使用智能指针管理的资源不是new分配的内存，记住传递给他一个删除器。

# 二、unique\_ptr #

用于只存留一个指针指向最后地址的情况，同时unique\_ptr有指向new\[\]的版本。  
控制权转移。

unique\_ptr必须使用直接初始化方式：

unique_ptr<double> p1;
    unique_ptr<int> p2(new int(42));

unique\_ptr的“独占”是指：不允许其他的智能指针共享其内部的指针，不允许通过赋值将一个unique\_ptr赋值给另一个unique\_ptr。例如：

std::unique_ptr<int> p (new int);
    std::unique_ptr<int> q = p; //error

但是unique\_ptr允许通过函数返回给其他的unique\_ptr，还可以通过std::move来转移到其他的unique\_ptr，注意，这时它本身就不再拥有原来指针的所有权了。

std::unique_ptr<int> p (new int);
    std::unique_ptr<int> q = std::move(p); //ok

# 三、操作 #

## 3.1 shared\_ptr和unique\_ptr都支持的操作 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>操作</th> 
   <th>作用</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>shred_ptr sp,unique_ptr up </td> 
   <td>空智能指针，可以指向类型为T的对象</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>p-&gt;mem</td> 
   <td>等价于(*p).mem</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>p.get()</td> 
   <td>返回p中保存的指针</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>swap(p,q)，p.swap(q)</td> 
   <td>交换p和q中的指针</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 3.2 shared\_ptr中独有的操作 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>操作</th> 
   <th>作用</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>make_shared (args) </td> 
   <td>初始化一个智能指针</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>shared_ptr p(q) </td> 
   <td>使用q初始化p，会增加计数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>p=q</td> 
   <td>q必须能转化为shared_ptr类型</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>p.uniqe()</td> 
   <td>判断计数是否为1，是1返回true</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>p.use_count()</td> 
   <td>返回与p共享对象的智能指针数量</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 3.3 unique\_ptr中独有的操作 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>操作</th> 
   <th>作用</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>unique_ptr(T) u1 , unique_ptr(T,D)u2</td> 
   <td>空智能指针，u1使用delete释放指针，u2使用D释放指针</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>unique_ptr(T,D)u(d)</td> 
   <td>空指针，使用类型为D的对象d代替delete</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>u=nullptr</td> 
   <td>释放u指向的对象，将u置为空</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>u.release()</td> 
   <td>释放u的控制权，将u置为空</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>u.reset()</td> 
   <td>释放u指向的对象</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>u.reset(q)，u.reset(nullptr)</td> 
   <td>如果提供了内置指针q，令u指向这个对象；否则将u置为空</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

# 四、weak\_ptr #

弱指针用于避免share\_ptr循环引用的问题。  
由于弱引用不更改引用计数，类似普通指针，只要把循环引用的一方使用弱引用，即可解除循环引用。  
虽然通过弱引用指针可以有效的解除循环引用，但这种方式必须在程序员能预见会出现循环引用的情况下才能使用，也可以是说这个仅仅是一种编译期的解决方案，如果程序在运行过程中出现了循环引用，还是会造成内存泄漏的。因此，不要认为只要使用了智能指针便能杜绝内存泄漏。毕竟，对于C++来说，由于没有垃圾回收机制，内存泄漏对每一个程序员来说都是一个非常头痛的问题。

# 五、动态数组 #

大多数情况下使用动态数组都是使用vector来实现。  
标准库提供了一个可以管理new分配的数组的unique\_ptr版本。

unique_ptr<int[10]>up(new int [10]);//初始化
    up.release();//自动用delete[]销毁其指针

## 5.1 allocator类 ##

TODO:)

# 其他 #

如ps是一个智能指针对象，则可以对它：

> 解除引用\*ps  
> 访问结构成员ps->index  
> 将它赋给同类型常规指针

unique\_ptr为右值时，可将其赋给shared\_ptr  
unique\_ptr赋给另一个unique\_ptr时，需要使用移动构造函数std::move()

参考链接：  
[https://www.cnblogs.com/wuyepeng/p/9741241.html][https_www.cnblogs.com_wuyepeng_p_9741241.html]  
[https://www.cnblogs.com/TianFang/archive/2008/09/20/1294590.html][https_www.cnblogs.com_TianFang_archive_2008_09_20_1294590.html]

[https_www.cnblogs.com_wuyepeng_p_9741241.html]: https://www.cnblogs.com/wuyepeng/p/9741241.html
[https_www.cnblogs.com_TianFang_archive_2008_09_20_1294590.html]: https://www.cnblogs.com/TianFang/archive/2008/09/20/1294590.html