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C++ 智能指针

C++ 智能指针

作者: wayyyy | 来源:发表于2017-10-18 00:55 被阅读0次

    shared_ptr

    shared_ptr多个指针指向相同的对象。shared_ptr使用引用计数,每一个shared_ptr的拷贝都指向相同的内存。每使用它一次,内部的引用计数加1,每析构一次,内部的引用计数减1,减为0时,自动删除所指向的堆内存。shared_ptr内部的引用计数是线程安全的,但是对象的读取需要加锁。

    • 初始化。智能指针是个模板类,可以指定类型,传入指针通过构造函数初始化。也可以使用make_shared函数初始化。不能将指针直接赋值给一个智能指针,一个是类,一个是指针。例如std::shared_ptr<int> p4 = new int(1);的写法是错误的

    • 拷贝和赋值。拷贝使得对象的引用计数增加1,赋值使得原对象引用计数减1,当计数为0时,自动释放内存。后来指向的对象引用计数加1,指向后来的对象。

    • get函数获取原始指针,注意不要使用get初始化另一个智能指针或为智能指针赋值

      shared_ptr<int> p(new int(42));
      
      int *q = p.get();
      shared_ptr<int> p(p.get())    // 错误 ,原因同下
      shared_ptr<int> p2(q)         // 错误, 原因同下
      
    • 注意不要用一个原始指针初始化多个shared_ptr,否则会造成二次释放同一内存。

      int *p = new int(10);
        
      shared_ptr<int> shp(p);
      shared_ptr<int> shp2(p);      // 两次释放同一内存
      
    • 注意不要混合使用普通指针和智能指针

      int *x (new int(42));
      process(shared_ptr<int>(x));    // 临时变量,内存会被释放掉
      int j = *x;
      
    • 注意避免循环引用,shared_ptr的一个最大的陷阱是循环引用,循环,循环引用会导致堆内存无法正确释放,导致内存泄漏。循环引用稍后介绍。

    unique_ptr

    • 初始化
      没有类似make_shared函数返回一个unique_ptr。当我们定义一个unique_ptr。需要将其绑定到一个new返回的指针上。

      unique_ptr<string> p1(new string("hello world"));
      
    • unique_ptr"唯一"拥有其所指对象,同一时刻只能有一个unique_ptr指向给定对象(通过禁止拷贝语义、只有移动语义来实现)。

      unique_ptr<string> p1(new string("hello world"));
      unique_ptr<string> p2(p1);    // 错误,不支持赋值
      unqiue_ptr<string> p3;    p3 = p2;    // 错误,不支持拷贝
      
    • unique_ptr指针本身的生命周期:从unique_ptr指针创建时开始,直到离开作用域。离开作用域时,若其指向对象,则将其所指对象销毁(默认使用delete操作符,用户可自定义删除器可指定其他操作)。

    • unique_ptr指针与其所指对象的关系:在智能指针生命周期内,可以改变智能指针所指对象,如创建智能指针时通过构造函数指定、通过reset方法重新指定、通过release方法释放所有权、通过移动语义转移所有权。

      u = nullptr;      // 释放u指向的对象,并将u置为空
      u.release()       // u放弃对指针的控制权,返回指针,并将u置为空
      u.reset()         // 释放u指向的对象
      u.reset(q)        // 令u释放原管理的对象,重新管理q资源
      
      unique_ptr<string> p2(p1.release())    // 将p1置为空,并将资源所有权转移给p2
      p2.reset(p1.release())    // 
      

    weak_ptr的使用

    • weak_ptr是为了配合shared_ptr而引入的一种智能指针,因为它不具有普通指针的行为,没有重载operator*和->,它的最大作用在于协助shared_ptr工作,像旁观者那样观测资源的使用情况。

    • weak_ptr可以从一个shared_ptr或者另一个weak_ptr对象构造,获得资源的观测权。但weak_ptr没有共享资源,它的构造不会引起指针引用计数的增加。使用weak_ptr的成员函数use_count()可以观测资源的引用计数,另一个成员函数expired()的功能等价于use_count()==0,但更快,表示被观测的资源(也就是shared_ptr的管理的资源)已经不复存在。

      shared_ptr<int> sp = make_shared<int>(10);
      
      wak_ptr<int> w(sp);
      w = sp;
      
    • weak_ptr可以使用一个非常重要的成员函数lock()从被观测的shared_ptr获得一个可用的shared_ptr对象, 从而操作资源。但当expired()==true的时候,lock()函数将返回一个存储空指针的shared_ptr。

      if (shared_ptr<int> np = wp.lock()) {
          ......
      }
      

    循环引用

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