C++11：智能指针

一、什么是智能指针

在C++中没有垃圾回收机制，必须自己释放分配的内存，否则就会造成内存泄露。解决这个问题最有效的方法是使用智能指针（smart pointer）。 智能指针是存储指向动态分配（堆）对象指针的类，用于生存期的控制，能够确保在离开指针所在作用域时，自动地销毁动态分配的对象，防止内存泄露。随着C++的发展，有三个解决方案，一个方案对应着一种智能指针。

• 将指针的管理权转移给另外一个对象。对应C++98的auto_ptr。
• 防止拷贝。对应C++11的unique_ptr。
• 引用计数。对应C++11的shared_ptr。

其实，C++一共提供了四种智能指针：auto_ptr， unique_ptr，shared_ptr，weak_ptr。其中后三个是C++11新增的，第一个由C++98提出，已经被C++11弃用。智能指针都包含在memory库中，要使用智能指针必须包含这个库。

二、auto_ptr

auto_ptr的原理是：将资源的管理权由一个对象转移给另外一个对象。但auto_ptr存在下面一些问题：

1、auto_ptr不能共享所有权

auto_ptr p1(new int);
auto_ptr p2(p1); // 拷贝
auto_ptr p3;
p3 = p1; // 赋值

这样会导致p1，p2，p3同时指向p1内部的原始指针，由于每一个auto_ptr在被销毁的时候都会删除其所指向的对象，原始指针就会被重复删除3次，为了解决这个问题，要么禁用拷贝与赋值运算符，要么设计当auto_ptr拷贝或者赋值的时候对原始指针的所有权转移到新对象去。

2、auto_ptr不能指向数组

3、auto_ptr不能作为容器成员

4、auto_ptr不能通过赋值操作来初始化

std::auto_ptr p = new int(42) // 错
std::auto_ptr p(new int(42)) // 对

三、unique_ptr

unique_ptr可以看成是auto_ptr的替代品，用法如下：

1、不支持拷贝构造和赋值运算函数

unique_ptr ap(new Obj);
unique_ptr one(ap); // 会出错
unique_ptr two= one; // 会出错

2、可以移动构造和移动赋值操作

unique_ptr Getobj();
{
     unique_ptr ptr(new Obj);
     return ptr;
}
unique ptr = Getobj;

unique_ptr ptr1(new Obj());
unique_ptr ptr2(std::move(ptr1));

四、shared_ptr

如果程序要使用多个指向同一个对象的指针，那么可以使用shared_ptr。基本使用方法如下：

shared_ptr  p1(new int (5));
shared_ptr p2 = make_shared(10);

int * pint = new int(10);

//shared_ptrp3 = pint; //error
//p3 = pint; //error

use_count() //计数数量

unique() //是否只被一个使用

五、weak_ptr

shared_ptr是一种强引用关系，智能指针直接引用对象，代码会引起循环引用，从而造成内存泄漏。

weak_ptr用于配合shared_ptr使用并不影响对象的生命周期，即存在与否并不影响对象的引用计数器，weak_ptr并没有重载operator-> 和operator* 操作符，因此不可直接通过weak_ptr使用对象。提供了expired()与lock()成员函数，前者用于判断weak_ptr指向的对象是否已被销毁，后者返回其所指对象shared_ptr智能指针（对象销毁时，返回空shared_ptr）。

weak_ptr被设计为shared_ptr共同工作，可以从一个shared_ptr或者另一个weak_ptr对象构造，获得资源观测权，但weak_ptr没有共享资源，它的构造不会引起指针引用计数的增加。

使用weak_ptr的use_count()可以观测资源的引用计数，另一个成员函数expired()的功能等价use_count()==0但更快，表示被观测资源（也就是shared_ptr管理的资源）已经不复存在。

weak_ptr可以使用一个非常重要的成员函数lock()从被观测的shared_ptr获得一个可用的shared_ptr对象，从而操作资源，但当expired==true的时候，lock()函数将返回一个存储空指针的shared_ptr。

shared_ptr spi1(new int(100));
shared_ptr spi2(spi1);
weak_ptr wp1 = spi1; //观察spi1，不增加引用计数
cout<
cout<
auto spi1 = wp1.lock();
if(spi) {
	cout<<*spi<