一、boost 智能指针
智能指针是利用RAII(Resource Acquisition Is Initialization:资源获取即初始化)来管理资源。关于RAII的讨论可以参考前面的文
章。在使用boost库之前应该先下载后放在某个路径,并在VS 包含目录中添加。下面是boost 库里面的智能指针:
(一)、scoped_ptr
先来看例程:
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#include
#include using namespacestd; classX { public: X() { cout<< "X..."< ~X() { cout<< "~X..."< }; intmain( void) { cout<< "Enteringmain..."< boost::scoped_ptr //boost::scoped_ptr cout<< "Exitingmain..."< return 0; } |
来稍微看一下scoped_ptr 的简单定义:
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namespaceboost
{ template< typenameT> classscoped_ptr:noncopyable { private: T*px; scoped_ptr(scoped_ptr const&); scoped_ptr& operator=(scoped_ptr const&); typedefscoped_ptr void operator==(scoped_ptr const&) const; void operator!=(scoped_ptr const&) const; public: explicitscoped_ptr(T*p= 0); ~scoped_ptr(); explicitscoped_ptr(std::auto_ptr voidreset(T*p= 0); T& operator*() const; T* operator->() const; T*get() const; voidswap(scoped_ptr&b); }; template< typenameT> voidswap(scoped_ptr } |
与auto_ptr类似,内部也有一个T* px; 成员 ,智能指针对象pp 生存期到了,调用析构函数,在析构函数内会delete px; 如下面所说:
scoped_ptr mimics a built-in pointer except that it guarantees deletionof the object pointed to, either on destruction of the scoped_ptr or viaan
explicit reset(). scoped_ptr is a simple solution for simple needs;use shared_ptr or std::auto_ptr if your needs are more complex.
从上面的话可以得知当调用reset() 函数时也能够释放堆对象,如何实现的呢?
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voidreset(T*p=
0)
//neverthrows { BOOST_ASSERT(p== 0||p!=px); //catchself-reseterrors this_type(p).swap(* this); } voidswap(scoped_ptr&b) //neverthrows { T*tmp=b.px; b.px=px; px=tmp; } |
typedef scoped_ptr
(this_type)(p).px, 即现在pp.px = 0; //解绑
临时对象接管了裸指针(即所有权可以交换),reset 函数返回,栈上的临时对象析构,调用析构函数,进而delete px;
另外拷贝构造函数和operator= 都声明为私有,故所有权不能转移,且因为容器的push_back 函数需要调用拷贝构造函数,故也不能
将scoped_ptr 放进vector,这点与auto_ptr 相同(不能共享所有权)。此外,还可以使用 auto_ptr 对象 构造一个scoped_ptr 对象:
scoped_ptr( std::auto_ptr
由于scoped_ptr是通过delete来删除所管理对象的,而数组对象必须通过deletep[]来删除,因此boost::scoped_ptr是不能管理数组对象的,如果
要管理数组对象需要使用boost::scoped_array类。
boost::scoped_ptr和std::auto_ptr的功能和操作都非常类似,如何在他们之间选取取决于是否需要转移所管理的对象的所有权(如是否需要作为
函数的返回值)。如果没有这个需要的话,大可以使用boost::scoped_ptr,让编译器来进行更严格的检查,来发现一些不正确的赋值操作。
(二)、shared_ptr
An enhanced relative of scoped_ptr with reference counted copy semantics.The object pointed to is deleted when the last
shared_ptr pointing to it is destroyed or reset.
先来看例程:
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#include #include using namespacestd; classX { public: X() { cout<< "X..."< ~X() { cout<< "~X..."< }; intmain( void) { cout<< "Enteringmain..."< cout< //boost::shared_ptr cout< cout< cout<< "Exitingmain..."< } |
图示上述程序的过程也就是:
再深入一点,看源码,shared_ptr 的实现 比 scoped_ptr 要复杂许多,涉及到多个类,下面就不贴完整源码,看下面的类图:
执行boost::shared_ptr
而执行 p1.use_count(); 先是pn.use_count(); 接着pi_ != 0? pi_->use_count(): 0; return use_count_; 即返回1.
接着执行boost::shared_ptr
本想跟踪shared_ptr 的拷贝构造函数,在当行设置断点后F11直接跳过了,说明是shared_ptr类没有实现拷贝构造函数,使用的是编译器默认的拷
贝构造函数,那如何跟踪呢?如果你的C++基础比较好,可以想到拷贝构造函数跟构造函数一样,如果有对象成员是需要先构造对象成员的(这一点
也可以从调用堆栈上看出),故可以在shared_count 类的拷贝构造函数设置断点,然后就可以跟踪进去,如下的代码:
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// shared_count
shared_count(shared_count
const&r):pi_(r.pi_)
//nothrow
{ if(pi_!= 0)pi_->add_ref_copy(); }
// sp_counted_base
voidadd_ref_copy() { BOOST_INTERLOCKED_INCREMENT(&use_count_); } |
故p2.pn.pi_ 也指向 唯一的一个 sp_counted_impl_p 对象,且use_count_ 增1.
再者,shared_ptr 类的默认拷贝构造函数是浅拷贝,故现在p2.px 也指向 X.
由于p2 和 p1 共享一个sp_counted_impl_p 对象,所以此时无论打印p2.use_count(); 还是 p1.use_count(); 都是2。
接着执行p1.reset();
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// shared_ptr
voidreset()
//neverthrowsin1.30+ { this_type().swap(* this); } voidswap(shared_ptr { std::swap(px,other.px); pn.swap(other.pn); } |
this_type() 构造一个临时对象,px = 0, pn.pi_ = 0; 然后swap交换p1 与 临时对象的成员,即现在p1.px = 0; p1.pn.p1_ = 0; 如上图。
reset 函数返回,临时对象需要析构,但跟踪时却发现直接返回了,原因跟上面的一样,因为shared_ptr 没有实现析构函数,调用的是默认的析构函
数,与上面拷贝函数同样的道理,可以在shared_count 类析构函数设置断点,因为pn 是对象成员,故析构函数也会被调用。如下代码:
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//shared_count
~shared_count()
//nothrow { if(pi_!= 0)pi_->release(); } // sp_counted_base voidrelease() //nothrow { if(BOOST_INTERLOCKED_DECREMENT(&use_count_)== 0) { dispose(); weak_release(); } } |
现在use_count_ 减为1,但还不为0,故dispose(); 和weak_release(); 两个函数没有被调用。当然此时打印 p2.use_count() 就为1 了。
最后 p2.reset(); 跟p1.reset(); 同样的流程,只不过现在执行到release 时,use_count_ 减1 为0;需要继续执行dispose(); 和
weak_release(); 如下代码:
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//sp_counted_impl_p virtual voiddispose() //nothrow { boost::checked_delete(px_); } //sp_counted_base voidweak_release() //nothrow { if(BOOST_INTERLOCKED_DECREMENT(&weak_count_)== 0) { destroy(); } } virtual voiddestroy() //nothrow { delete this; } |
在check_delete 中会 delete px_; 也就是析构 X。接着因为weak_count_ 减1 为0, 故执行destroy(); 函数里面delete this; 即析构自身
(sp_counted_impl_p 对象是在堆上分配的)。
说到这里,我们也可以明白,即使最后没有调用p2.reset(); 当p2 栈上对象生存期到, 需要调用shared_ptr 类析构函数,进而调用shared_count 类析
构函数,所以执行的结果也是跟reset() 一样的,只不过少了临时对象this_type()的构造。
总结一下:
和前面介绍的boost::scoped_ptr相比,boost::shared_ptr可以共享对象的所有权,因此其使用范围基本上没有什么限制(还是有一些需要遵循的
使用规则,下文中介绍),自然也可以使用在stl的容器中。另外它还是线程安全的,这点在多线程程序中也非常重要。
boost::shared_ptr并不是绝对安全,下面几条规则能使我们更加安全的使用boost::shared_ptr:
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voidf(shared_ptr<
int>,
int);
intg(); voidok() { shared_ptr< int>p( new int( 2)); f(p,g()); } voidbad() { f(shared_ptr< int>( new int( 2)),g()); } |
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#include #include using namespacestd; classParent; classChild; typedefboost::shared_ptr typedefboost::shared_ptr classChild { public: Child() { cout<< "Child..."< ~Child() { cout<< "~Child..."< parent_ptrparent_; }; classParent { public: Parent() { cout<< "Parent..."< ~Parent() { cout<< "~Parent..."< child_ptrchild_; }; intmain( void) { parent_ptrparent( newParent); child_ptrchild( newChild); parent->child_=child; child->parent_=parent; return 0; } |
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namespaceboost
{ template< typenameT> classweak_ptr { public: template< typenameY> weak_ptr( constshared_ptr weak_ptr( constweak_ptr&r); template< classY> weak_ptr& operator=(weak_ptr template< classY> weak_ptr& operator=(shared_ptr ~weak_ptr(); boolexpired() const; shared_ptr }; } |
&&
is new in C++11, and it signifies that the function accepts anRValue-Reference-- that is, a reference to an argument that is about
to be destroyed. //也就是说函数接受左值引用,也就是引用着的变量可以被修改
两个常用的功能函数:expired()用于检测所管理的对象是否已经释放;lock()用于获取所管理的对象的强引用智能指针。
强引用与弱引用:
强引用,只要有一个引用存在,对象就不能释放
弱引用,并不增加对象的引用计数(实际上是不增加use_count_, 会增加weak_count_);但它能知道对象是否存在
通过weak_ptr访问对象的成员的时候,要提升为shared_ptr
如果存在,提升为shared_ptr(强引用)成功
如果不存在,提升失败
对于上述的例子,只需要将Parent 类里面的成员定义改为如下,即可解决循环引用问题:
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classParent
{ public: boost::weak_ptr }; |
因为此例子涉及到循环引用,而且是类成员引用着另一个类,涉及到两种智能指针,跟踪起来难度很大,我也没什么心情像分析
shared_ptr 一样画多个图来解释流程,这个例子需要解释的代码远远比shared_ptr 多,这里只是解释怎样使用,有兴趣的朋友自
己去分析一下。
下面再举个例子说明lock() 和 expired() 函数的用法:
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#include #include #include #include #include using namespacestd; classX { public: X() { cout<< "X..."< ~X() { cout<< "~X..."< voidFun() { cout<< "Fun..."< }; intmain( void) { boost::weak_ptr boost::shared_ptr { boost::shared_ptr cout< cout< /*boost::shared_ptr p3=p.lock(); cout< cout<< "objectisdestroyed"< p3->Fun(); } /*boost::shared_ptr if(!p4) cout<<"objectisdestroyed"< p4->Fun();*/ if(p.expired()) cout<< "objectisdestroyed"< cout<< "objectisalived"< return 0; } |
从输出可以看出,当p = p2; 时并未增加use_count_,所以p2.use_count() 还是返回1,而从p 提升为 p3,增加了
use_count_, p3.use_count() 返回2;出了大括号,p2 被析构,use_count_ 减为1,程序末尾结束,p3 被析构,
use_count_ 减为0,X 就被析构了。
参考 :
C++ primer 第四版
Effective C++ 3rd
C++编程规范
http://www.cnblogs.com/TianFang/