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现摘录一篇不错的讲Shared_ptr的文章,要点记录如下:
- 智能指针是为了管理针对于异常、线程间等的内存,防止发生内存泄漏而存在的
- 其基于引用计数来管理内存,每新增一个指向该对象的智能指针则引用计数加一,减少一个(如超过作用域等)则减少一个。当减少到零时会自动调用相应对象的析构函数释放内存。
- 注意避免循环引用**,shared_ptr的一个最大的陷阱是循环引用,循环,循环引用会导致堆内存无法正确释放,导致内存泄漏。
1 异常安全
C++没有内存回收机制,每次程序员new出来的对象需要手动delete,流程复杂时可能会漏掉delete,导致内存泄漏。于是C++引入智能指针,可用于动态资源管理,资源即对象的管理策略。
使用 raw pointer 管理动态内存时,经常会遇到这样的问题:
- 忘记
delete
内存,造成内存泄露。 - 出现异常时,不会执行
delete
,造成内存泄露。
下面的代码解释了,当一个操作发生异常时,会导致delete
不会被执行:
void func()
{
auto ptr = new Widget;
// 执行一个会抛出异常的操作
func_throw_exception();
delete ptr;
}
在C++98中,为了写出异常安全的代码,代码经常写的很笨拙,如下:
void func()
{
auto ptr = new Widget;
try {
func_throw_exception();
}
catch(...) {
delete ptr;
throw;
}
delete ptr;
}
使用智能指针能轻易写出异常安全的代码,因为当对象退出作用域时,智能指针将自动调用对象的析构函数,避免内存泄露。
智能指针主要有三种:shared_ptr,unique_ptr和weak_ptr。
2** shared_ptr**
shared_ptr是最常用的智能指针(项目中我只用过shared_ptr)。shared_ptr采用了引用计数器,多个shared_ptr中的T *ptr指向同一个内存区域(同一个对象),并共同维护同一个引用计数器。shared_ptr定义如下,记录同一个实例被引用的次数,当引用次数大于0时可用,等于0时释放内存。
注意避免循环引用,shared_ptr的一个最大的陷阱是循环引用,循环,循环引用会导致堆内存无法正确释放,导致内存泄漏。循环引用在weak_ptr中介绍。
temple
class SharedPtr {
public:
...
private:
T *_ptr;
int *_refCount; //should be int*, rather than int
};
shared_ptr对象每次离开作用域时会自动调用析构函数,而析构函数并不像其他类的析构函数一样,而是在释放内存是先判断引用计数器是否为0。等于0才做delete操作,否则只对引用计数器左减一操作。
~SharedPtr()
{
if (_ptr && --*_refCount == 0) {
delete _ptr;
delete _refCount;
}
}
接下来看一下构造函数,默认构造函数的引用计数器为0,ptr指向NULL:
SharedPtr() : _ptr((T *)0), _refCount(0)
{
}
用普通指针初始化智能指针时,引用计数器初始化为1:
SharedPtr(T *obj) : _ptr(obj), _refCount(new int(1))
{
} //这里无法防止循环引用,若我们用同一个普通指针去初始化两个shared_ptr,此时两个ptr均指向同一片内存区域,但是引用计数器均为1,使用时需要注意。
拷贝构造函数需要注意,用一个shared_ptr对象去初始化另一个shared_ptr对象时,引用计数器加一,并指向同一片内存区域:
SharedPtr(SharedPtr &other) : _ptr(other._ptr), _refCount(&(++*other._refCount))
{
}
赋值运算符的重载
当用一个shared_ptr
一、sp指针指向发生变化,不再指向之前的内存区域,所以赋值前原来的_refCount要自减
二、sp指针指向other.ptr,所以other的引用计数器_refCount要做++操作。
SharedPtr &operator=(SharedPtr &other)
{
if(this==&other)
return *this;
++*other._refCount;
if (--*_refCount == 0) {
delete _ptr;
delete _refCount;
}
_ptr = other._ptr;
_refCount = other._refCount;
return *this;
}
定义解引用运算符,直接返回底层指针的引用:
T &operator*()
{
if (_refCount == 0)
return (T*)0;
return *_ptr;
}
定义指针运算符->
T *operator->()
{
if(_refCount == 0)
return 0;
return _ptr;
}
3 测试
int main(int argc, const char * argv[])
{
SharedPtr pstr(new string("abc"));
SharedPtr pstr2(pstr);
SharedPtr pstr3(new string("hao"));
pstr3 = pstr2;
return 0;
}
为了让测试结果更明显,我在方法中加入了一些输出,测试结果如下:
源码链接:https://github.com/guhowo/test/tree/master/cplus/SharedPtr
思考
1、本文这种写法不是线程安全的,是吧?
2、boost中的shared_ptr线程安全吗?