C++智能指针详解：shared_ptr
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。
一、智能指针shared_ptr原理
shared_ptr是最常用的C++11提供的智能指针。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。
从而可以在任何地方都不使用时自动删除相关指针，从而帮助彻底消除内存泄漏和悬空指针的问题。
每个 shared_ptr 对象在内部维护着两个内存位置：
1、指向对象的指针。
2、用于控制引用计数数据的指针。
共享所有权如何在参考计数的帮助下工作的？
1、当新的 shared_ptr 对象与指针关联时，则在其构造函数中，将与此指针关联的引用计数增加1。
2、当任何 shared_ptr 对象超出作用域时，则在其析构函数中，它将关联指针的引用计数减1。如果引用计数变为0，则表示没有其他 shared_ptr 对象与此内存关联，在这种情况下，它使用delete函数删除该内存。
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
}; 1、 构造函数和析构函数
1、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;
}
}2、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)
{
}3、用普通指针初始化智能指针时，引用计数器初始化为1：
创建空的 shared_ptr 对象
explicit 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，使用时需要注意因为带有参数的 shared_ptr 构造函数是 explicit 类型的，所以不能像这样std::shared_ptr
std::shared_ptr p1 = std::make_shared(); std::make_shared 一次性为int对象和用于引用计数的数据都分配了内存，而new操作符只是为int分配了内存。
4、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))
{
}5、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;
}2、自定义运算符
1、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;
}2、定义指针运算符->
T *operator->()
{
if(_refCount == 0)
return 0;
return _ptr;
}二、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：
三、shared_ptr 使用注意事项
1、缺少 ++, – – 和 [] 运算符
与普通指针相比，shared_ptr仅提供-> 、*和==运算符，没有+、-、++、--、[]等运算符。
2、NULL检测
当我们创建 shared_ptr 对象而不分配任何值时，它就是空的；普通指针不分配空间的时候相当于一个野指针，指向垃圾空间，且无法判断指向的是否是有用数据。
std::shared_ptr ptr3;
if(!ptr3)
std::cout<<"Yes, ptr3 is empty" << std::endl;
if(ptr3 == NULL)
std::cout<<"ptr3 is empty" << std::endl;
if(ptr3 == nullptr)
std::cout<<"ptr3 is empty" << std::endl;
3、创建 shared_ptr 时注意事项
不要使用同一个原始指针构造 shared_ptr
创建多个 shared_ptr 的正常方法是使用一个已存在的shared_ptr 进行创建，而不是使用同一个原始指针进行创建。
示例：
int *num = new int(23);
std::shared_ptr p1(num);
std::shared_ptr p2(p1); // 正确使用方法
std::shared_ptr p3(num); // 不推荐
std::cout << "p1 Reference = " << p1.use_count() << std::endl; // 输出 2
std::cout << "p2 Reference = " << p2.use_count() << std::endl; // 输出 2
std::cout << "p3 Reference = " << p3.use_count() << std::endl; // 输出 1
假如使用原始指针num创建了p1，又同样方法创建了p3，当p1超出作用域时会调用delete释放num内存，此时num成了悬空指针，当p3超出作用域再次delete的时候就可能会出错。
4、不要用栈中的指针构造 shared_ptr 对象
shared_ptr 默认的构造函数中使用的是delete来删除关联的指针，所以构造的时候也必须使用new出来的堆空间的指针。
示例：
#include
#include
int main()
{
int x = 12;
std::shared_ptr ptr(&x);
return 0;
}
当 shared_ptr 对象超出作用域调用析构函数delete 指针&x时会出错。
5、建议使用 make_shared
为了避免以上两种情形，建议使用make_shared()<>创建 shared_ptr 对象，而不是使用默认构造函数创建。
std::shared_ptr ptr_1 = make_shared();
std::shared_ptr ptr_2 (ptr_1);
另外不建议使用get()函数获取 shared_ptr 关联的原始指针，因为如果在 shared_ptr 析构之前手动调用了delete函数，同样会导致类似的错误。