C++智能指针简介

一、简介

前言

1. 从C到C++

   • C: malloc 和 free
   • C++: new 和 delete

2. 从C++到Morden C++

   • C++: new 和 delete
   • morden C++: shared_ptr, unique_ptr 和 weak_ptr

作用

​ 更安全的使用动态内存

使用方法

(1) 使用

• 像普通指针一样使用。（重载了指针的两个操作符）

(2) 创建

• 转化与构建

(3) 所有权管理

• 通过 reset 方法重新指定
• 通过移动语义转移所有权
• 智能指针还可能没有对象，这种情况被称为empty

(4) 实例

int main()
{
    std::shared_ptr<string> pt1(new string("C++"));
    std::shared_ptr<string> pt2 = pt1;
    std::weak_ptr<string> pw = pt1;

    *pt1 = "Java";
    pt1.reset(); //取消pt1的引用
    pt2.reset(); //取消pt2的引用
    
    return 0;
}
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二、智能指针详解

(1) shared_ptr

shared_ptr是 共享所有权的智能指针

实现原理

引用计数，它的具体做法如下：

（a）当创建智能指针类的新对象时，初始化指针，并将引用计数设置为1；

（b）当能智能指针类对象作为另一个对象的副本时，拷贝构造函数复制副本的指向辅助类对象的指针，并增加辅助类对象对基础类对象的引用计数（加1）；

（c）使用赋值操作符对一个智能指针类对象进行赋值时，处理复杂一点：先使左操作数的引用计数减 1，如果减1后引用计数为 0，则释放指针所指对象内存。然后增加右操作数所指对象的引用计数；

（d）完成析构函数：调用析构函数时，析构函数先使引用计数减 1，如果减至 0 则 delete 对象。

代价：

1. shared_ptr 对象除了包括一个所拥有对象的指针外，还必须包括一个引用计数代理对象的指针；
2. 时间上的开销主要在初始化和拷贝操作上。

注意要点：

1. 可复制可移动
2. reset()： 重置之前检查指针管理权，重置指针。
3. get()： 只暴露指针，不释放管理权。
4. swap()：交换所有权，引用计数不变。

(2) unique_ptr

unique_ptr 独占所有权的智能指针

注意要点：

1. 不可可复制可移动
2. reset()： 删除旧指针的内存，重置指针。
3. get()： 只暴露指针，不释放管理权。
4. swap()：交换指针。
5. release(): 释放管理权

(3) weak_ptr

weak_ptr 不具有所有权的智能指针

注意要点：

1. 与裸指针一样，但是获取不到裸指针
2. 使用时必须转化为shared_ptr,其函数为lock()
3. shared_ptr 的辅助者，破除循环引用的内存泄露。

(4)拓展部分

1.尽量使用make_shared初始化

2.智能指针作为函数的参数和返回值

• 智能指针对象
• 智能指针指针
• 智能指针引用

3.智能指针的转化

三、结语

(1)要点：

• 智能指针不是指针，是对象
• 智能指针意味着管理权
• 理解智能指针的管理权限

(2)陷阱：

• 不要把一个原生指针给多个智能指针管理
• 记得使用release()的返回值
• 禁止delete 智能指针get 函数返回的指针

(3)各种各样的智能指针：

• Boost
• Loki基于Policy的智能指针
• Qt基于的父子对象和自身deleteLater的半自动智能指针