C++11教程1 智能指针——unique_ptr

     在vs2013里，C++智能指针共有四种，分别是unique_ptr、shared_ptr、weak_ptr和一种用在COM编程里的智能指针CComPtr。

    若要使用前三种智能指针，则需要包含头文件，同时不要忘了使用std命名空间。

      智能指针完全符合RAII的设计理念，因此我们并不需要像过去一样显示的去释放指针所指向的资源，智能指针会自动为我们管理资源并适时的释放资源，并且是异常安全的。所以在现代C++编程中，你若还在使用delete来释放内存，那么你就out了！快回到正途上来吧！

      当然，对于智能指针的使用，是建立在对其理解的基础上的，比如unique_ptr的不可复制性，让我们不能直接将其放到STL容器中，而在使用shared_ptr时，要注意按值传递及按引用传递的不同情况。关于这些问题，我慢慢会在教程里面讨论。

     OK，第一步，我们从unique_ptr说起。

吃独食的unique_ptr

    unique_ptr就像他的名字一样，他不允许其他人拷贝由他管理的原生指针。即unique_ptr一旦被赋予管理一个原生指针，那你就休息将该原生指针拷贝出去，你只能通过该unique_ptr来操作其所管理的原生指针。

    没错，彪悍的人生就是不需要解释。这就意味着，不能够将unique_ptr拷贝到另一个unique_ptr、在函数中不能够按值传递unique_ptr、不能够将他传递给需要拷贝副本的STL算法使用（如我们常用的STL容器map、vector）。

    当然，在实际的编程，为了提高效率和节约资源，在函数传递过程中我们都是按照引用传递的（你可以加上const来限制函数对被引用对象的更改）。但是，不能够将unique_ptr放到容器里，是不是很蛋疼？比如我们想用一个vector来管理unique_ptr，即用vector来管理资源，那下面的代码岂不是就不行了？

// 假设ConnectInfo 是你自定义的类，你需//要在每个客户端连接时，动态创建一个Con//nectInfo实例，并用它来存储客户端信息
class ConnectInfo
{
public:
ConnectInfo(int age):m_age(age){}
int m_age;
};
int main（）
{
unique_ptr ptrA(new ConnectInfo(11));
vector< unique_ptr > connectInfos;
connectInfos.push_back(ptrA);
wprintf(L“Client age is %d\n”, connectInfos[0]->m_age);

}

   编译，果然不过，因为vector实际上使用的是原值的副本，而unique_ptr又是禁止拷贝的，因此编译器会报错。

unique_ptr所有权的转移

    其实，我们还是有办法利用容器存储的。

    我们将上面的代码稍微改写一下

class ConnectInfo
{
public:
ConnectInfo(int age):m_age(age){}
int m_age;
};
int main（）
{
vector< unique_ptr > connectInfos;
connectInfos.push_back(unique_ptr (new ConnectInfo(11)));
wprintf(L“Client age is %d\n”, connectInfos[0]->m_age);

}

    编译，运行，成功！

    咦？怎么回事，怎么成功并正常显示了呢？难道vector不会拷贝对象副本了？我可以负责任的告诉你，vector的实现机制并没有改变。

    再看看更神奇的，我们在main中再修改代码，如下

int main（）
{
unique_ptr ptrA(new ConnectInfo(11));
vector< unique_ptr > connectInfos;
connectInfos.push_back(std::move(ptrA));
wprintf(L“Client age is %d\n”, connectInfos[0]->m_age);

}

    编译，又成功了！怎么回事？这和之前的代码只多了std::move。

    在成功的第一个例子中，我们是创建了一个匿名临时变量传入到vector中，而在第二个例子中，我们加上了C++11新的关键字std::move。

    其实，这两个成功的例子的原理是一样的，即，我们利用了C++11的新特性，移动语义。

    前面我们说过，unique_ptr不能够被拷贝，其核心原因还是因为unique_ptr所保存的原生指针不能够被多个unique_ptr同时管理。那么如果这么一种情况，unique_ptr A先保存了原生指针P，而这时候unique_ptr B也要保存P，同时，A让出其保存权。（即P的所有权从A转让到了B上，A不在和P有任何关系，此时P仍然是被一个唯一unique_ptr B管理的）。

    其转让关系如下图。

    

    好，这种转让的情况，unique_ptr是允许的。MSDN原话是这样说的

“This means that the ownership of the memory resource is transferred to another unique_ptr and the original unique_ptr no longer owns it.”

    在成功例子1中，我们创建了一个无名临时变量放入vector中，vector会根据该临时变量为模板，调用拷贝构造函数创建一个副本放入vector中（这种情况是不会成功的，因为unique_ptr不允许对其管理的原生指针的拷贝）。但在C++11中，既然你传入的是一个临时变量，那么我偏偏不调用拷贝构造函数，而是会调用一种新的构造函数——“移动构造函数”。

   关于移动语义以及移动构造函数，扯多了就变成另一篇文章了。大家可参考：

   http://i.msdn.microsoft.com/dynimg/IC684645.png

   

    关于移动构造函数，我们只需要知道，对于传入“拷贝（移动）”构造函数的参数是临时变量时，对临时变量的指针类型成员，在“拷贝（移动）”构造时，他不会老实的去拷贝临时变量指针成员的内容，而是来了一个偷天换日：将自己的指针类型变量指向临时变量的指针所指内存，同时，将临时变量的指针置为空。这样，就避免了拷贝的发生，正是没有了拷贝的发生，我们的unique_ptr才顺利的存入了vector中。

    下面是unique_ptr的移动构造函数，若加断点的话，在vector的push_back操作中，会进入到移动构造函数中。

    

unique_ptr(unique_ptr&& _Right)  // 注意，移动构造函数参数类型这里是unique_ptr&& 而非拷贝构造的nique_ptr&
		: _Mybase(_Right.release(),
			_STD forward<_Dx>(_Right.get_deleter()))
		{	// construct by moving _Right
		}
在__Right.release()中，
pointer release()
		{	// yield ownership of pointer
		pointer _Ans = this->_Myptr;
		this->_Myptr = pointer();
		return (_Ans);
		}
_Right让出所有权，同时返回原值，外层的unique_ptr获取到该值。

     移动构造函数和拷贝构造函数的触发时机类似，区别在于移动构造函数的触发时机在于传入的“构造模板对象”是临时变量，而拷贝构造函数的“构造模板对象”为非临时变量。

    同理，对于第二个成功的例子，我们只是将非临时变量利用std::move强制转换为了临时变量。而临时变量会在其语句结束后自动失效的。比如，我们下面的代码就会崩溃掉。

    

unique_ptr ptrA(new ConnectInfo(11));
vector< Unique_ptr > connectInfos;
wprintf(L“Client age is %d\n”, ptrA->m_age);   // OK
connectInfos.push_back(std::move(ptrA));      	 // 强转ptrA为临时变量，执行完该语句后自动失效
wprintf(L“Client age is %d\n”, ptrA->m_age);   // error!! ptrA为临时变量，已在上一句失效

Unique_ptr总结

    好了，关于unique_ptr就介绍到这里了。其实在编程的大多数环境下，我们用unique_ptr对原生指针进行管理，就足够了，而且由于unique_ptr的所有权唯一性，他不会像shared_ptr那样可能会照成引用计数混乱导致潜在的问题。所以我们可以试着多使用unique_ptr。

   对于unique_ptr的使用方法，本文可能并没有介绍多少，而是将重点放在了一些细节上，之后的教程还是会延续这种风格。其实具体的用法，大家自行百度一下就好啦~

   下面是总结以及补充：

• Unique_ptr是一种智能指针，自动释放其管理资源，但是不能被拷贝（即不能用拷贝构造函数，不能按值传递，不能够用于使用拷贝值得STL中）
• 我们可以使用移动语义来巧妙的打破上面约束
• 使用make_unique来异常安全的创建unique_ptr对象
• 使用unique_ptr的get方法可以获得其保存的原生指针

• 使用正确的形式创建unique_ptr数组

  // Create a unique_ptr to an array of 5 Animals
      unique_ptr p3 = make_unique(5);
   
   
  或干脆 
   
  // Create a unique_ptr to an array of 5 Animals
  auto p3 = unique_ptr p3 = make_unique(5);
  
   千万不要写成 
  // Create a unique_ptr to an array of 5 Animals
      unique_ptr p3 = make_unique(5);  // 这里p3是一个unique_ptr对象，而非数组！创建出来的5个Animal元素，其实你只管理了一个（囧）