C++11 新特性之智能指针

这是C++11新特性介绍的第五部分，涉及到智能指针的相关内容（shared_ptr, unique_ptr, weak_ptr)。当然笔者以前也写过关于c++智能指针部分的知识总结，这次的话是讲到c++11的特性，再次总结一下。

不想看toy code的读者可以直接拉到文章最后看这部分的总结。

shared_ptr

shared_ptr 基本用法

shared_ptr采用引用计数的方式管理所指向的对象。当有一个新的shared_ptr指向同一个对象时（复制shared_ptr等），引用计数加1。当shared_ptr离开作用域时，引用计数减1。当引用计数为0时，释放所管理的内存。

这样做的好处在于解放了程序员手动释放内存的压力。之前，为了处理程序中的异常情况，往往需要将指针手动封装到类中，通过析构函数来释放动态分配的内存；现在这一过程就可以交给shared_ptr去做了。

一般我们使用make_shared来获得shared_ptr。

cout<<"test shared_ptr base usage:"<

shared_ptr p1 = make_shared("");

if(p1 && p1->empty())

*p1 = "hello";

auto p2 = make_shared("world");

cout<<*p1<<' '<<*p2<

cout<<"test shared_ptr use_count:"<

cout<<"p1 cnt:"<

auto p3 = p2;

cout<<"p1 cnt:"<

p2 = p1;

cout<<"p1 cnt:"<

shared_ptr 和 new

shared_ptr可以使用一个new表达式返回的指针进行初始化。

cout<<"test shared_ptr and new:"<

shared_ptr p4(new int(1024));

//shared_ptr p5 = new int(1024); // wrong, no implicit constructor

cout<<*p4<

但是，不能将一个new表达式返回的指针赋值给shared_ptr。

另外，特别需要注意的是，不要混用new和shared_ptr!

void process(shared_ptr ptr)

{

cout<<"in process use_count:"<

}

cout<<"don't mix shared_ptr and normal pointer:"<

shared_ptr p5(new int(1024));

process(p5);

int v5 = *p5;

cout<<"v5: "<

int *p6 = new int(1024);

process(shared_ptr(p6));

int v6 = *p6;

cout<<"v6: "<

上面的程序片段会输出：

in process use_count:2

v5: 1024

in process use_count:1

v6: 0

可以看到，第二次process p6时，shared_ptr的引用计数为1，当离开process的作用域时，会释放对应的内存，此时p6成为了悬挂指针。

所以，一旦将一个new表达式返回的指针交由shared_ptr管理之后，就不要再通过普通指针访问这块内存！

shared_ptr.reset

shared_ptr可以通过reset方法重置指向另一个对象，此时原对象的引用计数减一。

cout<<"test shared_ptr reset:"<

cout<<"p1 cnt:"<

p1.reset(new string("cpp11"));

cout<<"p1 cnt:"<

shared_ptr deleter

可以定制一个deleter函数，用于在shared_ptr释放对象时调用。

void print_at_delete(int *p)

{

cout<<"deleting..."<

delete p;

}

cout<<"test shared_ptr deleter:"<

int *p7 = new int(1024);

shared_ptr p8(p7, print_at_delete);

p8 = make_shared(1025);

unique_ptr

unique_ptr基本用法

unique_ptr对于所指向的对象，正如其名字所示，是独占的。所以，不可以对unique_ptr进行拷贝、赋值等操作，但是可以通过release函数在unique_ptr之间转移控制权。

cout<<"test unique_ptr base usage:"<

unique_ptr up1(new int(1024));

cout<<"up1: "<<*up1<

unique_ptr up2(up1.release());

cout<<"up2: "<<*up2<

//unique_ptr up3(up1); // wrong, unique_ptr can not copy

//up2 = up1; // wrong, unique_ptr can not copy

unique_ptr up4(new int(1025));

up4.reset(up2.release());

cout<<"up4: "<<*up4<

unique_ptr 作为参数和返回值

上述对于拷贝的限制，有两个特殊情况，即unique_ptr可以作为函数的返回值和参数使用，这时虽然也有隐含的拷贝存在，但是并非不可行的。

unique_ptr clone(int p)

{

return unique_ptr(new int(p));

}

void process_unique_ptr(unique_ptr up)

{

cout<<"process unique ptr: "<<*up<

}

cout<<"test unique_ptr parameter and return value:"<

auto up5 = clone(1024);

cout<<"up5: "<<*up5<

process_unique_ptr(move(up5));

//cout<<"up5 after process: "<<*up5<

这里的std::move函数，以后再单独具体细说^_^

unique_ptr deleter

unique_ptr同样可以设置deleter，和shared_ptr不同的是，它需要在模板参数中指定deleter的类型。好在我们有decltype这个利器，不然写起来好麻烦。

cout<<"test unique_ptr deleter:"<

int *p9 = new int(1024);

unique_ptr up6(p9, print_at_delete);

unique_ptr up7(new int(1025));

up6.reset(up7.release());

weak_ptr

weak_ptr一般和shared_ptr配合使用。它可以指向shared_ptr所指向的对象，但是却不增加对象的引用计数。这样就有可能出现weak_ptr所指向的对象实际上已经被释放了的情况。因此，weak_ptr有一个lock函数，尝试取回一个指向对象的shared_ptr。

cout<<"test weak_ptr basic usage:"<

auto p10 = make_shared(1024);

weak_ptr wp1(p10);

cout<<"p10 use_count: "<

//p10.reset(new int(1025)); // this will cause wp1.lock() return a false obj

shared_ptr p11 = wp1.lock();

if(p11) cout<<"wp1: "<<*p11<<" use count: "<

总结

（1）shared_ptr采用引用计数的方式管理所指向的对象。

（2）shared_ptr可以使用一个new表达式返回的指针进行初始化；但是，不能将一个new表达式返回的指针赋值给shared_ptr。

（3）一旦将一个new表达式返回的指针交由shared_ptr管理之后，就不要再通过普通指针访问这块内存。

（4）shared_ptr可以通过reset方法重置指向另一个对象，此时原对象的引用计数减一。

（5）可以定制一个deleter函数，用于在shared_ptr释放对象时调用。

（6）unique_ptr对于所指向的对象，是独占的。

（7）不可以对unique_ptr进行拷贝、赋值等操作，但是可以通过release函数在unique_ptr之间转移控制权。

（8）unique_ptr可以作为函数的返回值和参数使用。

（9）unique_ptr同样可以设置deleter，需要在模板参数中指定deleter的类型。

（10）weak_ptr一般和shared_ptr配合使用。它可以指向shared_ptr所指向的对象，但是却不增加对象的引用计数。

（11）weak_ptr有一个lock函数，尝试取回一个指向对象的shared_ptr。

注：另外本人从事在线教育多年，将自己的资料整合建了一个QQ群，对于有兴趣一起交流学习c/c++的初学者可以加群：941636044，里面有大神会给予解答，也会有许多的资源可以供大家学习分享，欢迎大家前来一起学习进步！