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智能指针

智能指针

作者: lxr_ | 来源:发表于2022-09-16 12:59 被阅读0次

智能指针是一个类,用来存储指向动态分配对象的指针,负责自动释放动态分配的对象防止内存泄漏。动态分配的资源交给一个类对象去管理,当类对象声明周期结束时,自动调用析构函数释放资源

shared_ptr

采用引用计数器的方法,允许多个智能指针指向同一个对象,每当多一个指针指向该对象时,指向该对象的所有智能指针内部的引用计数加1,每当减少一个智能指针指向对象时,引用计数减1,当计数为0时自动释放动态分配的资源

#include <memory>
#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char** argv)
{
    string str = "hello world";
    shared_ptr<string> p1(new string(str));

    shared_ptr<string> p2(p1);

    shared_ptr<string> p3 = p1;             //允许多个指针指向同一个对象

    cout << *p1 << endl;
    cout << *p2 << endl;
    cout << *p3 << endl;

    shared_ptr<string> ps1;

    //从普通指针构造智能指针
    string* str1 = new string("xian");

    //ps1 = str1;                       //隐式转换不可以

    ps1 = shared_ptr<string>(str1);     //显示转换可以

    //shared_ptr<string> ps2 = str1;    //隐式转换不可以

    //shared_ptr<string> ps3(str1);     //显式转换(出现程序崩溃,因为多个智能指针指向了同一块内存,会引起重复释放内存的问题),
    shared_ptr<string> ps3(ps1);        //多个智能指针指向同一块内存,但是使用智能指针是采用引用计数的原理,只有当引用计数为0时,才delete这块内存

    cout << *ps1 << endl;
    cout << *ps3 << endl;

    return 0;

}

auto_ptr

主要是为了解决“有异常抛出时发生内存泄漏”的问题。因为发生异常而无法正常释放内存。auto_ptr有拷贝语义,拷贝后源对象变得无效,程序崩溃,而unique_ptr没有拷贝语义,提供了移动语义(使用std::move)进行转移。所以unique_ptr比auto_ptr更安全

#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char** argv)
{
    string* str1 = new string("hello ");
    auto_ptr<string> p1(str1);

    auto_ptr<string> p2(p1);                //自动将p1的所有权剥夺,导致p1无法访问,不够安全,建议使用unique_ptr

    //cout << *p1 << endl;

    cout << *p2 << endl;

    return 0;
}

unique_ptr

采用独享所有权定义,一个非空的unique_ptr总是拥有它所指向的资源转移一个unique_ptr会把所有权全部从源指针转移给目标指针,源指针被置空;所以unique_ptr不支持普通的拷贝和赋值操作

#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char** argv)
{
    string* str1 = new string("hello ");
    unique_ptr<string> p1(str1);

    //unique_ptr<string> p2 = p1;       //不允许这样做

    unique_ptr<string> p2 = move(p1);

    //cout << *p1 << endl;              //p1已经丧失了所有权
    cout << *p2 << endl;

    return 0;
}

weak_ptr

弱引用引用计数有一个问题就是互相引用形成环(环形引用),这样两个指针指向的内存都无法释放。需要使用weak_ptr打破环形应用,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所指对象的生命周期,也就是说它只引用,不计数

#include <iostream>

using namespace std;

class A;
class B;

class A
{
public:

    //shared_ptr<B> b_ptr;
    weak_ptr<B> b_ptr;                  //修改为若应用即可解决循环引用的问题
};

class B
{
public:

    //shared_ptr<A> a_ptr;
    weak_ptr<A> a_ptr;                  //修改为若应用即可解决循环引用的问题
};

int main(int argc, char** argv)
{

    string* str1 = new string("hell0");

    shared_ptr<string> p(str1);

    //weak_ptr<string> p1(str1);                //出错

    weak_ptr<string> p1(p);                     //可以指向已有的shared_ptr

    //cout << *p1 << endl;                      //不支持*操作
    cout << p1.use_count() << endl;             //查看与自己指向同一个对象的shared_ptr的引用计数,但是自己只引用不会增加或减少计数

    shared_ptr<string> p2 = p1.lock();
    cout << *p2 << endl;                        //借助lock函数返回一个和p1指向同一个对象的shared_ptr类型指针,获取其存储的数据。
    cout << p1.use_count() << endl;

    //**************循环引用******************
    shared_ptr<A> pa(new A);
    shared_ptr<B> pb(new B);

    pa->b_ptr = pb;
    pb->a_ptr = pa;

    //如果不是弱引用,两个的引用计数都为2,这个情况下最后的引用计数不为2,造成两个内存得不到释放,导致内存泄漏
    cout << "pa.use_count=" << pa.use_count() << endl;
    cout << "pb.use_count=" << pb.use_count() << endl;  

    return 0;
}

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