智能指针 shared_ptr

shared_ptr:
 shared_ptr是一个最像指针的"智能指针".
 shared_ptr与scoped_ptr一样包装了new操作符在堆上分配的动态对象，但它实现的是引用计数型的智能指针，可以被自由的拷贝和赋值，在任意的地方共享它，当没有代码使用(引用计数为0)它时才能删除被包装的动态分配的对象。shared_ptr也可以安全地放到标准容器中，并弥补了auto_ptr因为转移语义而不能把指针做为STL容器元素的缺陷。

操作函数：
与scoped_ptr相同特征:
shared_ptr与scoped_ptr同样是用于管理new动态分配对象的智能指针，因此功能上有很多相似之处，它们都重载了*和->操作符以模仿原始指针的行为，提供隐式bool类型转换以判断指针的有效性，get()可以得到原始指针，并且没有提供指针算术操作。
与scoped_ptr不同特征:
 shared_ptr可以被安全共享的，它是一个全功能的类，有着正常的拷贝，赋值语义，也可以进行shared_ptr间的比较，是“最智能”的智能指针。

shared_ptr有多种形式的构造函数，应用于各种可能的情形:
 【1】无参数的shared_ptr()创建一个持有空指针的shared_ptr;
 【2】shared_ptr(Y *p)获得指向类型T的指针p的管理权，同时引用计数置为1，这个构造函数要求T类型必须能够转换为T类型。
 【3】shared_ptr(shared_ptr const & r)从另外一个shared_ptr获得指针的管理权，同时引用计数加1，结果是两个shared_ptr共享一个指针的管理权。
 【4】shared_ptr(std::auto_ptr<Y> & r)从一个auto_ptr获得指针的管理权，引用计数置为1，同时auto_ptr自动失去管理权。
 【5】operator= 赋值操作符可以从另外一个shared_ptr或auto_ptr获得指针的管理权，其行为同构造函数；
 【6】shared_ptr(Y *p,D d)行为类似shared_ptr(Y *p),但使用参数d指定了析构时的定制删除器，而不是简单的delete。

 shared_ptr的reset()函数的行为与scoped_ptr也不尽相同，它的作用是将引用计数减1，停止对指针的共享，除非引用计数为0，否则不会发送删除操作，带参数的reset()则类似相同形式的构造函数，原指针引用计数减1的同时改为管理另一个指针。
 
 shared_ptr有两个专门的函数来检查引用计数，unique()在shared_ptr是指针的唯一所有者时返回true(这时shared_ptr的行为类似auto_ptr或者scoped_ptr),use_count()返回当前指针的引用计数，要小心，use_count()应该仅仅用于测试或者调试，它不提供高效率的操作，而且有的时候可能是不可用的(少数情形)。而unique()则是可靠的，任何时候都可用，而且比use_count()==1速度更快.

 shared_ptr还支持比较运算，可用测试两个shared_ptr的相等或不相等，比较基于内部保存的指针，相当于a.get() == b.get().shared_ptr还可以使用operator<比较大小，同样基于内部保存的指针，但不提供除operator<以外的比较操作符，这使得shared_ptr可以被用于标准关联容器(set和map);
 在编写基于虚函数的多态代码时指针的类型转换很有用，比如把一个基类指针转型为一个子类指针或者反过来，但对于shared_ptr不能使用诸如static_cast<T*>(p.get())的形式，这将导致转型后的指针无法再被shared_ptr正确管理，为了支持这样的用法，shared_ptr提供了类似的转型函数static_pointer_cast<T>(),const_pointer_cast<T>()和dynamic_pointer_cast<T>()，它们与标准的转型操作符static_cast<T>,const_cast<T>和dynamic_cast<T>类似，但返回的是转型后的shared_ptr.

 shared_ptr还支持流输出操作符operator<<，输出内部的指针的值，方便调试。

用法:
 shared_ptr也提供基本的线程安全保证，一个shared_ptr可以被多个线程安全读取，但其他的访问形式结果是未定义的.

工厂函数:
 shared_ptr在头文件<boost/make_shared.hpp>中提供了一个自由工厂函数(位于boost名字空间)make_shared<T>(),在消除显式的new调用，它的名字模仿了标准库的make_pair();
 template<class T, class... Args>
 shared_ptr<T> make_shared(Args && ... args);
make_shared()函数可以接受最多10个参数，然后把它们传递给类型T的构造函数，创建一个shared_ptr<T>的对象并返回。make_shared()函数要比直接创建shared_ptr对象方式快且高效，因为它的内部仅分配一次内存，消除了shared_ptr构造时的开销.
代码示范:
#include <iostream>
#include <vector>
#include <boost/make_shared.hpp>
using namespace boost;
using namespace std;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
 shared_ptr<string> sp = make_shared<string>("make_shared");//创建string的共享指针
 shared_ptr<vector<int>> spv = make_shared<vector<int>>(10,2);//创建vector的共享指针
 assert(spv->size() == 10);
 return 0;
}
除了make_shared(),smart_ptr库还提供了一个allocate_shared(),它比make_shared()多接受一个定制的内存分配器类型参数.

应用于标准容器：
有两种方式可以将shared_ptr应用于标准容器(或者容器适配器等其他容器).
 一种用法是将容器作为shared_ptr管理对象，如shared_ptr<list<T>>,使容器可以被安全的共享，用法与普通shared_ptr没有区别。
 另一种用法是将shared_ptr作为容器的元素,如vector<shared_ptr<T>>,因为shared_ptr支持拷贝语义和比较操作，符合标准容器对元素的要求，所以可以实现在容器中安全的容纳元素的指针而不是拷贝。
 标准容器不能容纳auto_ptr，这是c++标准特别规定的。
 标准容器不能容纳scoped_ptr，因为scoped_ptr不能拷贝和赋值
 标准容器可以容纳原始指针，但这就丧失了容器的许多好处，因为标准容器无法自动管理类型为指针的元素，必须编写额外的大量代码来保证指针最终被正确删除
 存储shared_ptr的容器与存储原始指针的容器功能几乎一样，但shared_ptr为程序员做了指针的管理工作，可以任意使用shared_ptr而不用担心资源泄露.
代码示范:
#include <iostream>
#include <vector>
#include <boost/make_shared.hpp>
using namespace boost;
using namespace std;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
 typedef vector<shared_ptr<int>> vs;//一个特有shared_ptr的标准容器类型
 vs v(10);       //声明一个拥有10个元素的容器，元素被
          //初始化为空指针
 int i = 0;
 for (vs::iterator pos = v.begin();pos != v.end(); ++pos)
 {
  (*pos) = make_shared<int>(++i);//使用工厂函数赋值
  cout <<*(*pos) << ",";
 }
 cout <<endl;
 shared_ptr<int> p = v[9];
 *p = 100;
 cout<< *v[9] <<endl;
 return 0;
}

桥接模式:
 桥接模式(bridge)是一种结构型设计模式，它把类的具体实现细节对用户隐藏起来，以达到类之间的最小耦合关系。在具体编程实践中桥接模式也被称为pimpl或者handle/body惯用法，它可以将头文件的依赖关系将到最小，减少编译时间，而且可以不使用虚函数实现多态.

应用于工厂模式：
 工程模式是一种创建型设计模式，这个模式包装了new操作符的使用，使对象的创建工作集中在工厂类或者工厂函数中，从而更容易适应变化，make_shared()就是工厂模式的一个很好的例子。

定制删除器:
 shared_ptr(Y *p, D d)的第一个参数是要被管理的指针，它的含义与其他构造函数的参数相同，而第二个删除器参数d则告诉shared_ptr在析构时不是使用delete在操作指针p，而要用d来操作，即把delete p 换成d(p);
 在这里删除器d可以是一个函数对象，也可以是一个函数指针，只要它能够像函数那样被调用，使得d(p)成立即可。对删除器的要求是它必须是可拷贝的，行为必须也像delete那样，不能抛出异常。
 有了删除器的概念，就可以用shared_ptr实现管理任意资源，只要这种资源提供了它自己的释放操作，shared_ptr就能够保证自动释放。
 shared_ptr的删除器在处理某些特殊资源时非常有用，它使得用户可以定制，扩展shared_ptr的行为，使shared_ptr不仅仅能够管理内存资源，而是成为一个"万能"的资源管理工具.

高级议题:
 shared_ptr<void>
 shared_ptr<void>能够存储void*型的指针，而void*型指针可以指向任意类型，因此shared_ptr<void>就像是一个泛型的指针容器，拥有容纳任意类型的能力。

删除器的高级用法：
 基于shared_ptr<void>和定制删除器，shared_ptr可以有更惊人的用法。由于空指针可以使任何指针类型，因此shared_ptr<void>还可以实现退出作用域时调用任意函数，例如：
void any_func(void* p)//一个可执行任意功能的函数
{
 cout << "some operate" <<endl;
}
int main()
{
 shared_ptr<void> p((void*)0,any_func);//容纳空指针，定制删除器
     //退出作用域时将执行any_func()
}

shared_ptr<void>存储了一个空指针，并指定了删除器是操作void*的一个函数，因此当它析构时会自动调用函数any_func()，从而执行任意我们想做的工作。