智能指针_auto_ptr1（转）

先说下转载的基本：

auto_ptr

 

auto_ptr是现在标准库里面一个轻量级的智能指针的实现，存在于头文件 memory中，之所以说它是轻量级，是因为它只有一个成员变量（拥有对象的指针），相关的调用开销也非常小。

 

下面的代码来自于VC++ 8.0里面的源码：

 

 

里面有个auto_ptr_ref的数据结构，我们可以把它忽略，这个只是内部使用的代理结构，用于一些隐式的const变化，我们客户端代码通常不会直接使用到它。

 

我们可以看到除了构造函数，拷贝构造函数，赋值函数，析构函数和两个重载操作符（*，->）外，还有get，release和reset三个函数，它们的作用分别是：

 

<!--[if !supportLists]-->1． <!--[endif]-->get，获得内部对象的指针

<!--[if !supportLists]-->2． <!--[endif]-->release，放弃内部对象的所有权，将内部指针置为空

<!--[if !supportLists]-->3． <!--[endif]-->reset，销毁内部对象并接受新的对象的所有权（如果使用缺省参数的话，也就是没有任何对象的所有权）

 

下面的例程来自Exceptional C++，Item 37：

 

// Example 2: Using an auto_ptr
//
void g()
{
     T* pt1 = new T;
     // right now, we own the allocated object
     // pass ownership to an auto_ptr
     auto_ptr<T> pt2( pt1 );
     // use the auto_ptr the same way
     // we'd use a simple pointer
     *pt2 = 12;       // same as "*pt1 = 12;"

     pt2->SomeFunc(); // same as "pt1->SomeFunc();"
     // use get() to see the pointer value
     assert( pt1 == pt2.get() );
     // use release() to take back ownership
     T* pt3 = pt2.release();
     // delete the object ourselves, since now
     // no auto_ptr owns it any more
     delete pt3;

} // pt2 doesn't own any pointer, and so won't
 // try to delete it... OK, no double delete
 

// Example 3: Using reset()
//
void h()
{
     auto_ptr<T> pt( new T(1) );
     pt.reset( new T(2) );
    // deletes the first T that was
    // allocated with "new T(1)"

} // finally, pt goes out of scope and
 // the second T is also deleted

 

 

 

从上面的例子来看，auto_ptr的使用很简单，通过构造函数拥有一个动态分配对象的所有权，然后就可以被当作对象指针来使用，当auto_ptr对象被销毁的时候，它也会自动销毁自己拥有所有权的对象（嗯，标准的RAAI做法），release可以用来手动放弃所有权，reset可用于手动销毁内部对象。

 

但实际上，auto_ptr是一个相当容易被误用并且在实际中常常被误用的类。原因是由于它的对象所有权占用的特性和它非平凡的拷贝行为。

 

auto_ptr的对象所有权是独占性的！

 

这决定了不可能有两个auto_ptr对象同时拥有同一动态对象的所有权，从而也导致了auto_ptr的拷贝行为是非对等的，其中伴随着对象所有权的转移。

 

我们仔细观察auto_ptr的源码就会发现拷贝构造和赋值操作符所接受的参数类型都是非const的引用类型（auto_ptr<_Ty>& ），而不是我们一般应该使用的const引用类型，查看源码我们会发现：

 

         auto_ptr(auto_ptr<_Ty>& _Right) _THROW0()
                 : _Myptr(_Right.release())

                 {        // construct by assuming pointer from _Right auto_ptr
                 }
 
         template<class _Other>
                 auto_ptr<_Ty>& operator=(auto_ptr<_Other>& _Right) _THROW0()

                 {        // assign compatible _Right (assume pointer)
                 reset(_Right.release());
                 return (*this);
                 }

 

 

拷贝过程中被拷贝的对象（_Right）都会被调用release来放弃所包括的动态对象的所有权，动态对象的所有权被转移了，新的auto_ptr独占了动态对象的所有权。也就是说被拷贝对象在拷贝过程中会被修改，拷贝物与被拷贝物之间是非等价的。这意味着如下的代码是错误的（例程来自 Exceptional C++ Item 37）：

 

// Example 6: Never try to do work through

//            a non-owning auto_ptr
//
void f()
{
     auto_ptr<T> pt1( new T );
     auto_ptr<T> pt2;

     pt2 = pt1; // now pt2 owns the pointer, and

              // pt1 does not
     pt1->DoSomething();

              // error: following a null pointer
}

 

 

同时也不要将auto_ptr放进标准库的容器中，否则在标准库容器无准备的拷贝行为中（标准库容器需要的拷贝行为是等价的），会导致难以发觉的错误。

auto_ptr特殊的拷贝行为使得使用它来远距离传递动态对象变成了一件十分危险的行为，在传递的过程中，一不小心就会留下一些实际为空但程序本身却缺少这样认知的auto_ptr对象。

 

简单的说来，auto_ptr适合用来管理生命周期比较短或者不会被远距离传递的动态对象，使用auto_ptr来管理动态分配对象，最好是局限于某个函数内部或者是某个类的内部。也就是说，动态对象的产生，使用和销毁的全过程是处于一个小的受控的范围，而不会在其中加入一些适应未来时态的扩展。

auto_ptr的几点注意事项：
1、auto_ptr不能共享所有权

2、auto_ptr不能指向数组

3、auto_ptr不能作为容器的成员

4、不能通过复制操作来初始化auto_ptr

std::auto_ptr<int> p(new int(42)); //OK

std::atuo_ptr<int>p = new int(42);//Error

这是因为auto_ptr的构造函数被定义了explicit

5、不要把auto_ptr放入容器

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[转载]C++智能指针(auto_ptr)详解

(2014-11-23 23:25:48)[删除]

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原文地址：C++智能指针(auto_ptr)详解作者：William

智能指针(auto_ptr) 这个名字听起来很酷是不是？其实auto_ptr 只是C++标准库提供的一个类模板，它与传统的new/delete控制内存相比有一定优势，但也有其局限。本文总结的8个问题足以涵盖auto_ptr的大部分内容。

 

1. auto_ptr是什么？

auto_ptr 是C++标准库提供的类模板，auto_ptr对象通过初始化指向由new创建的动态内存，它是这块内存的拥有者，一块内存不能同时被分给两个拥有者。当auto_ptr对象生命周期结束时，其析构函数会将auto_ptr对象拥有的动态内存自动释放。即使发生异常，通过异常的栈展开过程也能将动态内存释放。auto_ptr不支持new 数组。

 

2. auto_ptr需要包含的头文件？

#include <memory>

 

3. 初始化auto_ptr对象的方法？

1) 构造函数

1] 将已存在的指向动态内存的普通指针作为参数来构造

int* p = new int(33);

auto_ptr<int> api(p);

2] 直接构造智能指针

auto_ptr< int > api( new int( 33 ) );

2) 拷贝构造

利用已经存在的智能指针来构造新的智能指针

auto_ptr< string > pstr_auto( new string( "Brontosaurus" ) );

auto_ptr< string > pstr_auto2( pstr_auto ); //利用pstr_auto来构造pstr_auto2

因为一块动态内存智能由一个智能指针独享，所以在拷贝构造或赋值时都会发生拥有权转移的过程。在此拷贝构造过程中，pstr_auto将失去对字符串内存的所有权，而pstr_auto2将其获得。对象销毁时，pstr_auto2负责内存的自动销毁。

3) 赋值

利用已经存在的智能指针来构造新的智能指针

auto_ptr< int > p1( new int( 1024 ) );

auto_ptr< int > p2( new int( 2048 ) );

p1 = p2;

在赋值之前，由p1 指向的对象被删除。赋值之后，p1 拥有int 型对象的所有权。该对象值为2048。 p2 不再被用来指向该对象。

 

4. 空的auto_ptr 需要初始化吗？

通常的指针在定义的时候若不指向任何对象，我们用Null给其赋值。对于智能指针，因为构造函数有默认值0，我们可以直接定义空的auto_ptr如下：

auto_ptr< int > p_auto_int; //不指向任何对象

 

5. 防止两个auto_ptr对象拥有同一个对象（一块内存）

因为auto_ptr的所有权独有，所以下面的代码会造成混乱。

int* p = new int(0);
auto_ptr<int> ap1(p);
auto_ptr<int> ap2(p);

因为ap1与ap2都认为指针p是归它管的，在析构时都试图删除p,　两次删除同一个对象的行为在C++标准中是未定义的。所以我们必须防止这样使用auto_ptr。

 

6. 警惕智能指针作为参数！

1) 按值传递时，函数调用过程中在函数的作用域中会产生一个局部对象来接收传入的auto_ptr(拷贝构造)，这样，传入的实参auto_ptr就失去了其对原对象的所有权，而该对象会在函数退出时被局部auto_ptr删除。如下例：

void f(auto_ptr<int> ap)

{cout<<*ap;}
auto_ptr<int> ap1(new int(0));
f(ap1);
cout<<*ap1; //错误，经过f(ap1)函数调用，ap1已经不再拥有任何对象了。

2) 引用或指针时，不会存在上面的拷贝过程。但我们并不知道在函数中对传入的auto_ptr做了什么，如果当中某些操作使其失去了对对象的所有权，那么这还是可能会导致致命的执行期错误。

结论：const reference是智能指针作为参数传递的底线。

 

7. auto_ptr不能初始化为指向非动态内存

原因很简单，delete 表达式会被应用在不是动态分配的指针上这将导致未定义的程序行为。

 

8. auto_ptr常用的成员函数

1) get()

返回auto_ptr指向的那个对象的内存地址。如下例：

int* p = new int(33);

cout << "the adress of p: "<< p << endl;

auto_ptr<int> ap1(p);

cout << "the adress of ap1: " << &ap1 << endl;

cout << "the adress of the object which ap1 point to: " << ap1.get() << endl;

输出如下：

the adress of p: 00481E00

the adress of ap1: 0012FF68

the adress of the object which ap1 point to: 00481E00

第一行与第三行相同，都是int所在的那块内存的地址。第二行是ap1这个类对象本身所在内存的地址。

2) reset()

重新设置auto_ptr指向的对象。类似于赋值操作，但赋值操作不允许将一个普通指针指直接赋给auto_ptr，而reset()允许。如下例：

auto_ptr< string > pstr_auto( new string( "Brontosaurus" ) );

pstr_auto.reset( new string( "Long -neck" ) );

在例子中，重置前pstr_auto拥有"Brontosaurus"字符内存的所有权，这块内存首先会被释放。之后pstr_auto再拥有"Long -neck"字符内存的所有权。

注：reset(0)可以释放对象，销毁内存。

3) release()

返回auto_ptr指向的那个对象的内存地址,并释放对这个对象的所有权。

用此函数初始化auto_ptr时可以避免两个auto_ptr对象拥有同一个对象的情况（与get函数相比）。

例子如下：

auto_ptr< string > pstr_auto( new string( "Brontosaurus" ) );

auto_ptr< string > pstr_auto2( pstr_auto.get() ); //这是两个auto_ptr拥有同一个对象

auto_ptr< string > pstr_auto2( pstr_auto.release() ); //release可以首先释放所有权