c++ 11学习笔记--智能指针

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C++ 98的 std::auto_ptr已经被彻底遗弃了，取而代之的是unique_ptr、shared_ptr与weak_ptr。大部分时候我们自己手动申请内存方式内存都是没有问题的，问题是如果程序很大了之后，一个复杂的对象，多次拷贝的代价非常高，很多地方都会使用到，只存在一份拷贝显然是最好的，这个时候对象生命周期的管理就会很复杂，所以c++引入了智能指针。

任何事物都会有两面性。

Shared_ptr

摘录于Effective C++, 3rd Edition, Item 17: 在 standalone statements（独立语句）中将 new 出来的 objects（对象）存入 smart pointers（智能指针）

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class Widget {
public:
    Widget() {
        cout << "construct Widget!!!" << endl;
    }
    ;
    ~Widget() {
        cout << "destruct Widget!!!" << endl;
    }
    ;
};


int priority()
{
    cout << "22222" << endl;
    return 0;
}

void processWidget(int priority,std::shared_ptr<Widget> pw)
{
   cout << "111111" << endl;

}

int main()
{
    processWidget(priority(),std::shared_ptr<Widget>(new Widget));
    
    return 0;
}

processWidget运行的过程应该是

  1. New Widget

  2. shared_ptr constructor

  3. Priority()

我在llvm上测试的结果也是这个执行顺序

也许某些编译器上可能执行的顺序是

  1. New Widget

  2. Priority() //发生异常

  3. shared_ptr constructor

就有可能有内存泄露

所以最好的办法还是应该把new widget提到外面来写，所以好的编码习惯很重要。

循环引用

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#include <iostream>

using namespace std;
class A;
class B;
typedef std::shared_ptr<A> APtr;
typedef std::shared_ptr<B> BPtr;

class A {
public:
    BPtr b;
    ~A () {
         cout << "A released" << endl;
    }
};

class B {
public:
    APtr a;
    ~B () {
        cout << "B released" << endl;
    }
};

int main () {
    APtr a(new A());
    BPtr b(new B());
    
    a->b = b; // 1
    b->a = a; // 2
    
     cout << "over!!" << endl;
    return 0;
}

要解决这个问题就需要引入一个弱引用的智能指针了weak_ptr

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class A;
class B;

typedef std::shared_ptr<A> APtr;
typedef std::shared_ptr<B> BPtr;
typedef std::weak_ptr<A> AWeakPtr;
typedef std::weak_ptr<B> BWeakPtr;

class A {
public:
    BWeakPtr b; // 注意这里
    ~A () {
        cout << "A released" << endl;
    }
    
};

class B {
public:
    AWeakPtr a; // 注意这里
    ~B () {
        cout << "B released" << endl;
    }
    
};

int main () {
    APtr a(new A());
    BPtr b(new B());
    
    a->b = b;
    b->a = a;
    
    return 0; 
}

这两种指针其实和oc里面的 strong, weak非常相识。

weak_ptr的另外一种用法

使用情景：当类对象被 shared_ptr 管理时，需要在类自己定义的函数里把当前类对象作为参数传给其他函数时，这时需要传递一个 shared_ptr ，否则就不能保持 shared_ptr 管理这个类对象的语义（因为有一个 raw pointer 指向这个类对象，而 shared_ptr 对类对象的这个引用没有计数，很有可能 shared_ptr 已经把类对象资源释放了，而那个调用函数还在使用类对象——显然，这肯定会产生错误）。《摘录：http://blog.csdn.net/zhongguoren666/article/details/8617436》

直接看官网的例子吧：

《http://en.cppreference.com/w/cpp/memory/enable_shared_from_this》

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#include <memory>
#include <iostream>

struct Good: std::enable_shared_from_this<Good>
{
    std::shared_ptr<Good> getptr() {
        return shared_from_this();
    }
};

struct Bad
{
    std::shared_ptr<Bad> getptr() {
        return std::shared_ptr<Bad>(this);
    }
    ~Bad() { std::cout << "Bad::~Bad() called\n"; }
};

class CObj: public std::enable_shared_from_this<CObj> {
    friend class CObjMgr;
protected:
    CObj() {}   // 只有CObjMgr可以创建与删除
    ~CObj(){}
};


int main()
{
    // Good: the two shared_ptr's share the same object
    std::shared_ptr<Good> gp1(new Good);
    std::shared_ptr<Good> gp2 = gp1->getptr();
    std::cout << "gp2.use_count() = " << gp2.use_count() << '\n';
    
    // Bad, each shared_ptr thinks it's the only owner of the object
    std::shared_ptr<Bad> bp1(new Bad);
    std::shared_ptr<Bad> bp2 = bp1->getptr();
    std::cout << "bp2.use_count() = " << bp2.use_count() << '\n';
} // UB: double-delete of Bad
  1. 绝对不能在构造函数中调用shared_from_this()

​ 因为shared_ptr里面初始化enable_shared_from_this的成员weak_ptr， 这个时候weak_ptr还是空值。

  1. 为什么内部不能用this指针

​ 因为我们程序中用shared_ptr来管理指针，如果我们在类的内部传递的过程中用原始指针，这样类内部的引用shared_ptr不会察觉到，因为有可能我们传进去的时候已经被shared_ptr释放掉了

unique_ptr

相对就要单纯许多了，unique_ptr“唯一”拥有其所指对象，只能有一个unique_ptr指向给定对象（通过禁止拷贝语义、只有移动语义来实现）。

代替普通指针

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void foo()  
{//不安全的代码  
    X *px = new X;  
    // do something, exception may occurs  
delete px; // may not go here     

} 

unique_ptr<X> px(new X);

在函数中返回对象

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unique_ptr<X> foo()  
{  
    unique_ptr<X> px(new X);  
    // do something  
    return px; //移动语义  
}

放入容器中

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vector<unique_ptr<string>> vs { new string{“1111”}, new string{“2222”}，new string{“3333”}  };  

vector<unique_ptr<string>>v;  
unique_ptr<string> test(new string("11111"));  
v.push_back(std::move(test));//使用移动语法

支持直接持有数组

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std::shared_ptr<int> p(new int[10],
    [](int* p){
        delete[] p;
    });
//或者使用helper
std::shared_ptr<int> p(new int[10],std::default_delete<int[]>());