C++中的智能指针

C++的智能指针:
智能指针本质上是一个类,当超出了类的作用域时,会自动调用析构函数释放资源。
好处:可以避免出现申请的空间在函数结束时忘记释放,造成内存泄漏。

1. auto_ptr:(采用所有权模式,已被C++11抛弃)

auto_ptr< string> p1 (new string ("I reigned lonely as a cloud.”));
auto_ptr<string> p2;
p2 = p1; //auto_ptr不会报错.

此时不会报错,p2剥夺了p1的所有权,但是当程序运行时访问p1将会报错。所以auto_ptr的缺点是:存在潜在的内存崩溃问题!

2. unique_ptr(替换auto_ptr)
unique_ptr实现独占式拥有或严格拥有概念,保证同一时间内只有一个智能指针可以指向该对象。
采用所有权模式:

unique_ptr<string> p3 (new string ("auto")); //#4
unique_ptr<string> p4; //#5
p4 = p3;//此时会报错!!

编译器认为p4=p3非法,避免了p3不再指向有效数据的问题。因此,unique_ptr比auto_ptr更安全。

特别地,当程序试图将一个 unique_ptr 赋值给另一个时,如果源 unique_ptr 是个临时右值,编译器允许这么做。
C++有一个标准库函数std::move(),让你能够将一个unique_ptr赋给另一个。

unique_ptr<string> ps1, ps2;
ps1 = demo("hello");
ps2 = move(ps1);
ps1 = demo("alexia");
cout << *ps2 << *ps1 << endl;

3. shared_ptr

shared_ptr实现共享式拥有概念。
多个智能指针可以指向相同对象,该对象和其相关资源会在“最后一个引用被销毁”时候释放。
它使用计数机制来表明资源被几个指针共享,可以通过use_count()来查看资源的所有者个数。
除了可以通过new来构造,还可以通过传入auto_ptr, unique_ptr,weak_ptr来构造。
当调用release()时,当前指针会释放资源所有权,计数减一。
当计数等于0时,资源会被释放。

成员函数:
use_count 返回引用计数的个数
unique 返回是否是独占所有权( use_count 为 1)
swap 交换两个 shared_ptr 对象(即交换所拥有的对象)
reset 放弃内部对象的所有权或拥有对象的变更, 会引起原有对象的引用计数的减少
get 返回内部对象(指针), 由于已经重载了()方法, 因此和直接使用对象是一样的.
如 shared_ptr<int> sp(new int(1)); sp 与 sp.get()是等价的。

4. weak_ptr
weak_ptr指向一个 shared_ptr 管理的对象,提供了对管理对象的一个访问手段。
weak_ptr 设计的目的是为配合 shared_ptr,只可以从一个 shared_ptr 或另一个 weak_ptr 对象构造,且它的构造和析构不会引起引用记数的增加或减少。
weak_ptr是用来解决shared_ptr相互引用时的死锁问题,如果说两个shared_ptr相互引用,那么这两个指针的引用计数永远不可能下降为0,资源永远不会释放。
它是对对象的一种弱引用,和shared_ptr之间可以相互转化,shared_ptr可以直接赋值给它,它可以通过调用lock函数来获得shared_ptr。

 

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
	shared_ptr<int> p0(new int(5));
	shared_ptr<int> p1;
	shared_ptr<int> p2;
	p1 = p0;
	p2 = p1;
	
	cout << *p1 << endl;				// output: 5
	cout << p1.unique() << endl;		// 是否独占所有权 output: 0
	cout << p0.use_count() << endl;	// output: 3
	cout << p1.use_count() << endl;	// output: 3
	cout << p2.use_count() << endl;	// output: 3
	p1.reset();				// shared_ptr p1放弃对资源的所有权
	cout << p2.use_count() << endl;	// output: 2
	cout << p1.get() << endl;				// output: 00000000
	cout << *p2 << endl;				// output: 5
	cout << p2.unique() << endl;		// 是否独占所有权 output: 0

	weak_ptr<int> p3(p2);	// 使用shared_ptr类型的p2复制构造一个shared_ptr
	cout << p2.use_count() << endl;	// weak_ptr不增加引用计数 output: 2
	cout << *p3.lock() << endl;		// 使用lock函数获取对象	output: 5

	weak_ptr<int> p4 = p2;	// 使用shared_ptr类型的p2赋值构造一个shared_ptr
	cout << p2.use_count() << endl;	// weak_ptr不增加引用计数 output: 2
	cout << *p4.lock() << endl;	  // 使用lock函数获取对象	output: 5

	p3.reset();			// weak_ptr p3放弃对资源的引用
	cout << p3.lock() << endl;			// output: 00000000
	cout << p2.use_count() << endl;	//  output: 2

	p2.reset();			// shared_ptr p2放弃对资源的所有权
	cout << p2.get() << endl;		// output: 00000000

	cout << p0.use_count() << endl;	// output: 1	
	cout << *p4.lock() << endl;		// output: 5

	p0.reset();		// shared_ptr p0放弃对资源的所有权, 此时资源的引用计数为0,会被自动释放
	cout << p4.lock() << endl;		// output: 00000000 当所有的shared_ptr释放后,资源会被释放,指向该资源的weak_ptr也无法访问该资源,weak_ptr不对资源拥有所有权
	

	return 0;
}

  

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