smartptr讲义

为什么会有智能指针？

在我们现实生活中有这样一个使用场景，每次我们new或者malloc了一块空间，完了必须需要我们手动delete或者free释放这块空间，否则会出现内存泄漏。但是，实际应用中程序未必都会按照顺序执行到释放空间那一步，有时候会在中间部分抛出异常使执行流发生跳转或者发生其他状况，总之代码未按照我们期望的那样去执行，就有可能导致内存泄漏。这时候我们就引入智能指针（自动化管理指针所指向的内存资源的释放），主要是利用RAII机制，RAII它是在面向对象语言中的一种惯用法。资源分配以及初始化，定义一个类来封装资源的分配和释放，在构造函数完成资源的分配和初始化，在析构函数完成资源的清理，可以保证资源的正确初始化和释放。

smartptr讲义目录

1. 智能指针

Java、python 和 go 等语言中都有垃圾自动回收机制，在对象失去引用的时候自动回收，而且基本上没有指针的概念，而 C++语言不一样，C++充分信任程序员，让程序员自己去分配和管理堆内存，如果管理的不好，就会很容易的发生内存泄漏问题，而 C++11 增加了智能指针(Smart Pointer)。主要分为 shared_ptr、unique_ptr 和 weak_ptr 三种，使用时需要引用头文件。c++98 中还有 auto_ptr，基本被淘汰了，不推荐使用。而 c++11 中 shared_ptr 和 weak_ptr 都是参考的 boost 库中实现的。

1.1. 裸指针

c 语言中最常使用的是 malloc()函数分配内存，free()函数释放内存，而 c++中对应的是new、delete 关键字。malloc()只是分配了内存，而 new 则更进一步，不仅分配了内存，还调用了构造函数进行初始化。使用示例：

rawptr.cpp //

#include

int main()

{

// malloc 返回值是 void*

int* argC = (int*)malloc(sizeof(int)); free(argC);

char*c = (char*)malloc(100); free(c);

int *age = new int(25); //做了两件事情 1.分配内存 2.初始化 int* height = new int(160);

delete height; delete age;

char* arr = new char[100]; delete[] arr;

/*delete 数组需要使用 delete[]，事实上，c++原始支持的数据结构组成的数组不需要[]也可以，但 自定义的数据类型组成的数组必须使用 delete[]*/

}

new 和 delete 必须成对出现，有时候是不小心忘记了 delete，有时候则是很难判断在这个地方自己是不是该 delete，这个和资源的生命周期有关，这个资源是属于我这个类管理的还是由另外一个类管理的，如果是我管理的，就由我来 delete，由别人管理的就由别人delete，我就算析构了也不影响该资源的生命周期。例如：

// 情况 1： 需要自己 delete

const char* getName() {

char *valueGroup = new char[1000]; // do something

return valueGroup;

}

// 情况 2： 不需要自己 delete

const char* getName2() { static char valueGroup[1000]; // do something

return valueGroup;

}

只通过函数签名来看，这两个函数没有什么区别，但是由于实现的不同，有时候需要自己管理内存，有时候不需要，这个时候就需要看文档说明了。这就是使用一个"裸"指针不好的地方。

一点改进是，如果需要自己管理内存的话，最好显示的将自己的资源传递进去，这样的话，就能知道是该资源确实应该由自己来管理。

char *getName(char* v, size_t bufferSize) {

//do something

return v;

}

上面还是小问题，自己小心一点，再仔细看看文档，还是有机会避免这些情况的。但是在c++引入异常的概念之后，程序的控制流就发生了根本性的改变，在写了 delete 的时候还是有可能发生内存泄漏。如下例：

// memoryleak.cpp

void badThing(){

throw 1;// 抛出一个异常

}

void test() {

char* a = new char[1000];

badThing();

// do something delete[] a;

}

int main(int argc， char* argv[]) { try {

test();

}

catch (int i){

cout << "error happened " << i << endl;

}

return 0；

}

可以看到，就算发生了异常，也能够保证析构函数成功执行！这里的例子是这个资源只有一个人使用，我不用了就将它释放掉。但还有种情况，一份资源被很多人共同使用，要等到所有人都不再使用的时候才能释放掉，对于这种问题，就需要对上面的SafeIntPointer 增加一个引用计数，如下：

可以看到每一次赋值，引用计数都加一，最后每次析构一次后引用计数减一，知道引用计数为0，才真正释放资源。要写出一个正确的管理资源的包装类还是蛮难的，比如上面那个上面例子就不是线程安全的，只能属于一个玩具，在实际工程中简直没法用。而到了C++11，终于提供了一个共享的智能指针解决这个问题。

1.2.shared_ptr 共享的智能指针

1.1.1.简介

shared_pr是一个标准的共享所有权的智能指针，允许多个指针指向同一个对象，定义在

memory文件中，命名空间为std。shared_ptr最初实现于Boost库中，后由C++11引入

到C++STL.shared_ptr利用引用计数的方式实现了对所管理的对象的所有权的分享，即

允许多个shared_ptr共同管理同一个对象。像shared_ptr这种智能指针，《Effective

C++》称之为“引用计数型智能指针”(reference-counting smart pointer，RCSP).

shared_ptr 是为了解决auto_ptt在对象所有板上的局限性（auto_pr是独占的），在使用引

用计数的机制上提供了可以共享所有权的智能指针，当然这需要额外的开销：

(1)shared_ptr对象除了包括一个所拥有对象的指针外，还必须包括一个引用计数代理

对象的指针；

（2)时间上的开销主要在初始化和拷贝操作上，*和->操作符重载的开销跟auto_ptr是

一样；

(3)开销并不是我们不使用shared_ptr的理由，，永远不要进行不成熟的优化，直到性能

分析器告诉你这一点。

因文章过长不能一一的上传了，文章已整理为PDF文档；

想要获取完整资料的可以私信 关键词【资料】+资料名进行获取。