动态内存和智能指针

内存和智能指针简介

• 静态内存用于保存局部static对象、类中static数据成员、定义在函数外的变量
• 栈内存用于保存函数内部的非static对象
• 堆（*空间）用于存储动态分配的对象，要求显式销毁不用的对象
• 头文件memory中提供shared_ptr智能指针以允许多个指针指向同一个对象，提供unique_ptr智能指针以独占所指对象，智能指针也是模板
• 头文件memory中还提供伴随类weak_ptr，指向shared_ptr所管理的对象

程序使用动态内存的3种情况

• 不知道要使用多少对象
• 不知道所需对象的准确类型
• 多个对象之间需要共享数据

使用new和delete

• 使用new动态分配和初始化对象，并返回指向该对象的指针，初始化可以采用默认初始化（未定义）、值初始化、列表初始化、括号初始化
• new可以分配const对象，同时也要求对const对象必须初始化
• 内存耗尽new会抛出bad_alloc异常，可在new后加(nothrow)取消抛异常而改为返回空指针，bad_alloc和nothrow均在头文件new中
• auto只能推断括号中带有单参数时的类型
• 使用delete来销毁对象（必须由new创建）并释放内存（只可释放一次）

new和delete并不被推荐的原因

• 忘记delete，不耗尽内存不容易发现该问题
• 使用已经释放掉的对象
• 当两个指针指向同一个对象，容易发生释放两次内存的出错误

两智能指针通用操作

• shared_ptr<type> sp和unique_ptr<type> up，分别定义了空智能指针
• p.get()，返回p中保存的指针
• swap(p,q)和p.swap(q)，交换两智能指针

shared_ptr独有的操作

• make_shared<type>(args)，返回shared_ptr智能指针，指向由args初始化（类型对应的构造函数）的对象
• shared_ptr<type>p(q)，拷贝智能指针q到p上，同时q中的计数器+1，要求q的指针类型可以转化为p*
  • 任何拷贝都会导致计数器+1，如拷贝初始化、函数传参、函数返回
  • 指针获得新值或者被销毁，计数器就会递减，一旦为0，就会自动释放（调用析构函数）
• shared_ptr<type>p(q,d)，拷贝智能指针q到p上，并用d来代替delete
• shared_ptr<type>p(u)，p从unique_ptr智能指针处接管对象的所有权，并将u置空
• shared_ptr<type>p(q,d)，p接管内置指针q所指的对象，并使用可调用对象来代替delete
• p = q，该操作导致原来p的计数器递减，q的计数器递增
• p.use_count()，返回与p共享对象的智能指针数量
• p.unique()，若p.use_count()为1，则为true，否则为false
• shared_ptr可以接收new返回的指针作为初始化参数，但因为该版本的构造函数是explicit的，所以必须使用直接初始化形式
• p.reset()、p.reset(q)和p.reset(q.d)，释放对象、令p指向q、调用d而不是调用delete释放q

动态数组