boost教程之智能指针

智能指针的原理基于一个常见的习语叫做 RAII ：资源申请即初始化。智能指针确保在任何情况下，动态分配的内存都能得到正确释放，从而将开发人员从这项任务中解放了出来。 这包括程序因为异常而中断，原本用于释放内存的代码被跳过的场景。

1、C++标准库中的智能指针

1998年修订的第一版C++标准只提供了一种智能指针： std::auto_ptr ，包含在头文件中：

    用法一：  
    std::auto_ptrm_example(new MyClass());  
      
    用法二：  
    std::auto_ptrm_example;  
    m_example.reset(new MyClass());  
      
    用法三（指针的赋值操作）：  
    std::auto_ptrm_example1(new MyClass());  
    std::auto_ptrm_example2(new MyClass());  
    m_example2=m_example1;  

std::auto_ptr 有三个常用的成员函数，分别是：

1. get():获取智能指针的首地址
2. reset():重置智能指针的内存位置，并将原内存置NULL
3. release():释放内存

在使用std::auto_ptr时要注意一个陷阱，那就是指针的托管权是会转移的。例如：

auto_ptr pI1(new int);  
auto_ptr pI2=pI1;
/*
此时，pI2将拥有该指针，而pI1没有了，如果再用pI1去引用，必然导致内存错误。
*/

2、作用域指针（boost::scoped_ptr）及作用域数组（boost:scoped_array）

（1）作用域指针（boost::scoped_ptr）

一个作用域指针独占一个动态分配的对象，即不允许通过赋值操作使两个作用域指针指定同一块地址，所以也不存在指向对象的所有权转移的情况。它的定义在 boost/scoped_ptr.hpp 中。只包含两个成员函数，分别是get()及reset()。boost::scoped_ptr 的析构函数中使用 delete 操作符来释放所包含的对象，所以它不能用动态分配的数组来做初始化，因为这需要调用 delete[] 来释放。

（2）作用域数组（boost:scoped_array）

作用域数组的使用方式与作用域指针相似。 关键不同在于，作用域数组的析构函数使用 delete[] 操作符来释放所包含的对象。 因为该操作符只能用于数组对象，所以作用域数组必须通过动态分配的数组来初始化。

对应的作用域数组类名为 boost::scoped_array，它的定义在 boost/scoped_array.hpp 里。

因为其重载了操作符 operator[]() 和 operator bool()。 可以通过 operator[]() 操作符访问数组中特定的元素。例如：

#include  

int main() 
{ 
  boost::scoped_array i(new int[2]); 
  *i.get() = 1; 
  i[1] = 2; 
  i.reset(new int[3]); 
} 

3、共享指针（boost::shared_ptr）及共享数组（boost::shared_array）

（1）共享指针（boost::shared_ptr）

这是使用率最高的智能指针。 它已经作为技术报告1（TR 1）的一部分被添加到标准里了。 如果开发环境支持的话，可以使用 中定义的 std::shared_ptr。 在 Boost C++ 库里，这个智能指针命名为 boost::shared_ptr，定义在 boost/shared_ptr.hpp 里。只包含两个成员函数，分别是get()及reset()。

boost::shared_ptr 基本上类似于 boost::scoped_ptr。 关键不同之处在于 boost::shared_ptr没有独占一个对象。 它可以和其他 boost::shared_ptr 类型的智能指针共享所有权，即可以进行指针间的赋值操作。 且只有当引用对象的最后一个智能指针被销毁后，对象才会被释放，即所有权可以在 boost::shared_ptr 之间共享。所以，我们可以放心的在标准容器里存储boost::shared_ptr指针了。

默认情况下，boost::shared_ptr 使用 delete 操作符来销毁所含的对象。 然而，具体通过什么方法来销毁，是可以指定的，boost::shared_ptr 的构造函数的第二个参数是一个普通函数或者函数对象，该参数用来销毁所含的对象。就像下面的例子里所展示的：

#include  
#include 
void MyFree(int* p)
{
	delete p;
	std::cout<<"执行我自定义的释放函数"<i(new int(10), MyFree);
	}

	system("pause");
}

（2）共享数组（boost::shared_array）

共享数组的行为类似于共享指针。 关键不同在于共享数组在析构时，默认使用 delete[] 操作符来释放所含的对象。 因为这个操作符只能用于数组对象，共享数组必须通过动态分配的数组的地址来初始化。就像共享指针那样，所含对象的所有权可以跟其他共享数组来共享。

共享数组对应的类型是 boost::shared_array，它的定义在 boost/shared_array.hpp 里。

4、弱指针（boost::weak_ptr）

弱指针只有在配合共享指针一起使用时才有意义。 弱指针 boost::weak_ptr 的定义在 boost/weak_ptr.hpp 里。

boost::weak_ptr 必定总是通过 boost::shared_ptr 来初始化的。一旦初始化之后，它基本上只提供一个有用的方法: lock()。此方法返回的该弱指针初始化时所传入的共享指针,共享其所有权。 如果这个共享指针没有初始化，返回的共享指针也将是NULL。弱指针本身对于对象的生存期没有任何影响.

当函数需要一个由共享指针所管理的对象，而这个对象的生存期又不依赖于这个函数时，就可以使用弱指针。 通过弱指针获取共享指针后，在其他位置使其引用次数加1，这样该内存就不会因为生命周期结束而释放了。但如果共享指针reset()复位了，之前得到的共享指针也将被释放。

5、指针容器

Boost C++ 库提供了 指针容器 专门用来管理动态分配的对象。

#include  

int main() 
{ 
  boost::ptr_vector v; 
  v.push_back(new int(1)); 
  v.push_back(new int(2)); 
} 

boost::ptr_vector 类的定义在 boost/ptr_container/ptr_vector.hpp 里，它跟前一个例子中用 boost::shared_ptr 模板参数来初始化的容器具有相同的工作方式。 boost::ptr_vector 专门用于动态分配的对象，它使用起来更容易也更高效。 boost::ptr_vector 独占它所包含的对象，因而容器之外的共享指针不能共享所有权，这跟 std::vector > 相反。

除了 boost::ptr_vector 之外，专门用于管理动态分配对象的容器还包括：boost::ptr_deque， boost::ptr_list， boost::ptr_set， boost::ptr_map， boost::ptr_unordered_set 和 boost::ptr_unordered_map。这些容器等价于C++标准里提供的那些。最后两个容器对应于std::unordered_set 和 std::unordered_map，它们作为技术报告1的一部分加入 C++ 标准。 如果所使用的 C++ 标准实现不支持技术报告1的话，还可以使用 Boost C++ 库里实现的 boost::unordered_set 和 boost::unordered_map。

6、介入式指针（ boost::intrusive_ptr）

大体上，介入式指针的工作方式和共享指针完全一样。 boost::shared_ptr 在内部记录着引用到某个对象的共享指针的数量，可是对介入式指针来说，程序员就得自己来做记录。 对于框架对象来说这就特别有用，因为它们记录着自身被引用的次数。

介入式指针 boost::intrusive_ptr 定义在 boost/intrusive_ptr.hpp 里。