第十六章 string类和标准模板库（2）智能指针模板类

（二）智能指针模板类

智能指针是行为类似指针的类对象，但这种对象还有其他便于管理内存的功能。

1.使用智能指针

（1）三个智能指针模板auto_ptr,shared_ptr,unique_ptr,都定义了类似指针的对象，可以将new获得的地址赋值给这些对象。当智能指针过期的时候，其析构函数将使用delete来释放指针指向的内存，也就是向正常的变量那样使用智能指针，而不用考虑释放它指向的内存。

（2）创建智能指针对象，必须包含头文件memory，然后使用通常的模板实例化语法来实例化所需类型的指针。比如auto_ptr pd(new double);就创建了一个智能指针对象pd指向一个double类型的内存块。new double是new返回的指针，它是构造函数auto_ptr的参数。智能指针也是处于名称空间std之内的，因此需要使用std::运算符或前面讲过的其他技术。

（3）所有的智能指针都只有一个explicit构造函数，以指针作为参数，当然也可以为空指针。智能指针和普通指针的用法几乎一样，比如使用*，->等运算符。可以将普通指针作为参数构造智能指针，也可以用new分配内存返回地址来利用构造函数构造智能指针，总之智能指针只可以显式使用构造函数来构造，不允许隐式的赋值和构造。

智能指针可以赋值给同类型的常规指针，智能指针还可以赋值给同类型的智能指针（这样会产生重复释放内存的问题，会在后面解决）。

（4）有一点要注意的是，普通指针可以指向非堆上的内存，也就是普通的变量，而智能指针只能用于new运算符分配的内存，否则智能指针删除的时候要释放指向内存，这在普通变量中是不正确的。

2.有关智能指针的注意事项

（1）如果两个智能指针指向同一个对象，智能指针删除的时候，会释放同一个对象两次，这会造成问题，解决的方法有很多种。一种是建立所有权，这是auto_ptr和unique_ptr的策略，但unique_ptr的策略更为严格，这也是auto_ptr被抛弃的原因。第二种是创建智能性更高的指针，只有最后一个指针被释放时才delete其指向的内存，这是shared_ptr的策略。第三种是重新定义赋值运算符，进行深度复制，这样两个指针指向不同的对象。

（2）atuo_ptr智能指针是用所有权的形式来解决指针指向同一个内存地址的问题的，此时如果一个指针赋值给另一个指针，那么就丧失了所有权（也就是赋值的智能指针变为了空指针，将指向的对象的所有权交给了被赋值的指针），我如果再用这个指针访问对象，就会出现问题，这是auto_ptr不利的地方。

（3）unique_ptr为何优于auto_ptr？

当我们将一个unique_ptr赋值给另一个unique_ptr的时候，如果后者是一个临时右值，编译器允许这样做（比如语句pu3=unique_ptr(new string “yo”);是允许的，因为该构造函数创建的临时对象，也就是指针，在将值传递给pu3之后，将会被销毁，也就是一个pu3对应于一个内存地址，这是没有问题的）；而如果源unique_ptr将要存在一段时间，那么编译器将不允许这样做，这是在编译的时候就确定的，如果错误会通不过编译，而auto_ptr不能在编译期间发现错误。

auto_ptr没有上面所说的编译期间纠错的功能，它可以将一个auto_ptr赋值给另一个auto_ptr，这可能会在很多时候出错，因此auto_ptr被抛弃不用。

另外，unique_ptr还有一个功能是可以使用new name[]来创建指向数组的指针，而auto_ptr只能使用new name。比如unique_ptr aa(new double[4]);这是可以的，而如果是auto_ptr则是不被允许的，这是因为unique_ptr析构函数定义了delete[]版本而auto_ptr没有定义。因此，智能指针我们选择两种就可以了，一个unique_ptr，另一个shared_ptr，不用考虑其他了。

如果我需要将unique_ptr指针对象赋值给另一个指针对象的时候应该怎么办呢？（意思是我可以确保不会出现内存释放两次的错误，而且希望再用回auto_ptr的功能），此时可以使用std::move函数将一个unique_ptr对象的内容让渡到另一个对象，比如unique_ptr aa(new string(“what”));unique_ptr bb;bb=aa;(不允许)bb=move(aa);（这是可以的）。

4.选择智能指针

如果程序需要使用指向同一个对象的多个指针，此时要使用shared_ptr。而如果程序不需要多个指向同一个对象的指针，则可以使用unique_ptr，只有一个指针对对象有所有权，将其赋值给其他unique_ptr指针将不能通过编译器。

当一个unique_ptr属于右值时，可以将它赋值给一个shared_ptr，这与将一个unique_ptr赋值给另一个unique_ptr满足的条件是相同的（也就是临时的unique_ptr是可以赋值给另一个unique_ptr的，此时也可以赋值给一个shared_ptr）。将一个右值（也就是临时指针）unique_ptr赋值给一个shared_ptr时，unique_ptr会自动转换为shared_ptr，并将内存控制权交给shared_ptr。