C++11 智能指针

前言

• 智能指针可以对动态资源进行管理，保证任何情况下，已经构造的对象能够安全的自动销毁。说人话就是防止内存泄漏。
• C++里面共有四个智能指针：auto_ptr、unique_ptr、shared_ptr、weak_ptr，第一个已经C++11抛弃，后三个是c++11所支持。

auto_prt 所有权模式

auto_ptr ap1 (new string ("hello,world")); 
auto_ptr ap2;
ap2=ap1
//这里不会报错，ap2剥夺ap1的权限，但程序访问ap1会报错，ap1被废弃。auto_ptr缺点是：存在潜在的程序崩溃问题。

unique_ptr 独占指针

• 独占指针所指向的内存为自己独有，同一时刻只能有一个unique_ptr。指向给定的对象unique_ptr 对象不支持同类赋值和拷贝。

unique_ptr up1(new int(2333));
unique_ptr up2 = up1;//这里会报错，尝试引用已删除的函数。

//将原来up1指向内存交由up3指向
unique_ptr up3 = std::move(up1);
cout << *up3 << endl;
cout << *up1 << endl;//内部已经将原来的指向设置为了nullptr但是并没有删除

//如果是reset带参调用
unique_ptr up4(new int(2333));
up4.reset(new int(9999));//将原来指向的2333删除掉重新指向9999
cout << *up4 << endl;

up4 = nullptr;//相当于up4.reset(nullptr);
//cout << *up4 << endl;

unique_ptr up5(new int(777));
int* p5 = up5.release();//将内存的控制权交给接受的指针，自己赋值为nullptr，但是没有删除
//cout << *up5 << endl;//已经失去了对之前内存的控制
cout << *p5 << endl;
delete p5;//需要手动释放

shared_ptr 共享指针

• 允许多个该智能指针共享一个堆内存。通过引用计数来实现共同管理和安全释放，只有引用计数为0的时候才会删除该对象的内存，支持赋值和拷贝的

shared_ptr sp1(new int(123));
cout << sp1.use_count() << endl;
shared_ptr sp2 = sp1;//增加了引用计数
cout << sp2.use_count() << endl;
cout << *sp1 << " " << *sp2 << endl;

sp1.reset();//对计数进行了减1,并且sp1退出了对共享的内存的管理
cout << sp2.use_count() << endl;//1
cout << sp1.use_count() << endl;//0
cout << sp2.unique() << endl;//判断当前是否为独占（是否只有一个引用对象）

sp1 = sp2;
cout << sp2.use_count() << endl;//2
cout << sp1.use_count() << endl;//2
//共享指针之间可以交换
shared_ptr sp3(new int(456));
sp2.swap(sp3);//将sp2指向和sp3指向进行了交换,对应的引用计数的变化要清楚
cout << sp1.use_count() << endl;//2
cout << sp2.use_count() << endl;//1
cout << sp3.use_count() << endl;//2
shared_ptr sp4 = sp2;
//获取共享指针的原始指针
int* p = sp2.get();
cout << p[0] << endl;
p[0] = 321;
cout << *sp4 << endl;

//安全的使用共享指针，推荐使用make_shared函数来进行共享指针对象的创建
shared_ptr sp5 = make_shared();
cout << *sp5 << endl;
shared_ptr sp6 = make_shared(9527);
cout << *sp6 << endl;
shared_ptr sp7 = make_shared(10, '9');
cout << *sp7 << endl;

weak_ptr 弱指针

• 主要是为了配合shared_ptr而引入的一种智能指针，只要为了解决循环引用的问题。
• 可以从一个shared_ptr或者另一个weak_ptr对象来构造，但是它的构造和析构不会对引用计数产生实质的影响。
• 并且没有重载*，->这样的指针操作，也就是说weak_ptr对象是没有办法当做指针直接使用的。如果要使用，可以通过lock函数获得一个shared_ptr对象来使用。

shared_ptr aa = make_shared();
shared_ptr bb = make_shared();
//执行结束以后内存没有被释放，循环引用导致的
aa->b = bb;//2
bb->a = aa;//2

//改用弱指针可以消除循环引用的弊端
aa->wb = bb;//1
bb->wa = aa;//1

总结

• 智能指针虽然帮忙管理内存，但是带来程序运行效率的下降。
• 主要根据自己的需求来灵活使用。