【C++进阶】：智能指针

一.为什么需要智能指针

主要两点原因：
1.为了避免写代码时忘记delete导致的内存泄漏。
2.为了避免抛异常时跳过delete导致的内存泄漏。

1.new本身有可能出现异常，导致p1申请了空间但没直接跳过释放
2.调用div时出现异常，直接抛出异常的同时也跳过了delete.

二.智能指针的原理和使用

1.RALL

RAII（Resource Acquisition Is Initialization）是一种利用对象生命周期来控制程序资源（如内存、文件句柄、网络连接、互斥量等等）的简单技术。在对象构造时获取资源，接着控制对资源的访问使之在对象的生命周期内始终保持有效，最后在对象析构的时候释放资源。借此，我们实际上把管理一份资源的责任托管给了一个对象。这种做法有两大好处：
1.不需要显式地释放资源。
2.采用这种方式，对象所需的资源在其生命期内始终保持有效。

上述的SmartPtr还不能将其称为智能指针，因为它还不具有指针的行为。指针可以解引用，也可以通过->去访问所指空间中的内容，因此：AutoPtr模板类中还得需要将* 、->重载下，才可让其像指针一样去使用。

2.auto_ptr

C++98版本的库中就提供了auto_ptr的智能指针。下面演示的auto_ptr的使用及问题。
auto_ptr的实现原理：管理权转移的思想，下面简化模拟实现了一份bit::auto_ptr来了解它的原
理。

可以发现auto_ptr有着严重的缺陷，所以目前很多公司都禁止使用它，对此我们也简单了解即可。

3.unique_ptr

C++11中开始提供更靠谱的unique_ptr

unique_ptr的实现原理：简单粗暴的防拷贝，下面简化模拟实现了一份UniquePtr来了解它的原
理。

4.shared_ptr

很明显unique_ptr有时候满足不了需求，所以需要一个更强大的智能指针。

shared_ptr的原理：是通过引用计数的方式来实现多个shared_ptr对象之间共享资源。

1. shared_ptr在其内部，给每个资源都维护了着一份计数，用来记录该份资源被几个对象共
   享。
2. 在对象被销毁时(也就是析构函数调用)，就说明自己不使用该资源了，对象的引用计数减
   一。
3. 如果引用计数是0，就说明自己是最后一个使用该资源的对象，必须释放该资源；
4. 如果不是0，就说明除了自己还有其他对象在使用该份资源，不能释放该资源，否则其他对
   象就成野指针了。

循环引用

shared_ptr在大部分情况下都是可以正常使用的，但任有一些特殊情况导致内存泄漏：循环引用。

这一段代码没有打印任何数据，说明ListNode也并没有进行析构，这是为什么呢？

循环引用分析：

1. node1和node2两个智能指针对象指向两个节点，引用计数变成1，我们不需要手动
   delete。
2. node1的_next指向node2，node2的_prev指向node1，引用计数变成2。
3. node1和node2析构，引用计数减到1，但是_next还指向下一个节点且_prev还指向上
   一个节点。
4. 也就是说_next析构了，node2就释放了。
5. 也就是说_prev析构了，node1就释放了。
6. 但是_next属于node的成员，node1释放了，_next才会析构，而node1由_prev管理，_prev
   属于node2成员，所以这就叫循环引用，谁也不会释放。

解决方案

很简单，将shared_ptr换成弱指针weak_ptr即可。

三.定制删除器

上述我们对于析构函数仅仅只是简单的delete，如果是更复杂的情况呢？

毫无疑问会出现问题，析构不完全。为了解决这类问题库里引入了定制删除器。

实际上在外部写一个可调用对象即可（仿函数，lambda…）首先使用库里的。

模拟实现

可以使用包装器实现。