【C++11】智能指针

指针

普通指针：指向内存区域的地址变量

当普通指针指向动态分配的内存的时候，即使这个指针变量离开了所在的作用域，这块内存也不会被自动销毁，动态分配的内存不进行释放，则造成了内存泄漏。

如果一个指针指向了一块已经被释放的内存区域，那么这个指针就是悬空指针，使用悬空指针会造成不可预料的结果。

定义了一个指针，却未初始化使其指向有效的内存区域时，这个指针就成了野指针，使用野指针访问内存，一般会造成segmentation fault 错误。

智能指针：封装了动态对象指针的类对象

使用智能指针，则可以有效的避免上述问题的发生。
智能指针是一个对象，它封装了指向另一个对象的指针，当智能指针离开作用域后，会被自动销毁，销毁过程中会调用析构函数来删除所封装的对象。

标准库

在标准模板库中提供了以下几种智能指针：

unique_ptr
shared_ptr
weak_ptr

unique_ptr

在创建智能指针时，你可以传入一个指向对象的类型和自定义的删除器，（删除器一般为默认不传）。
Deleter 是一个模板类，它用于定义如何释放智能指针管理的对象，可以被作为删除器。
在这里插入图片描述

unique_ptr与它所管理的动态对象是一对一的关系，不能有两个unique_ptr同时指向同一个地址。

对应类方法

get() — 用于获取所管理对象的指针
重载的-> 成员运算符函数 — 调用了get函数，也是返回了所管理对象的指针
重载的*成员运算符 — 返回所管理对象的引用，相当于*get()；
release() — 智能指针释放对该地址的所有权，返回一个原始指针，由调用者去负责后续该地址的内存管理。
reset(T* newObject) — 会删除原有的对象，接管新的对象。
swap(unique_ptr<T>& other) — 交换所管理的对象

在这里插入图片描述

创建unique_ptr对象的两种方法

ptr1 指向new出来的对象。

	unique_ptr<A> ptr1(new A(参数))unique_ptr<A> ptr1 = make_unique<A>(参数)

unique_ptr的使用

当unique_ptr不再指向当前对象的时候，会自动删除对象。

#include <iostream>
using namespace std;class Rectangle {
public:Rectangle(double w, double h) :width(w),height(h){}~Rectangle() { cout << "对象被释放" << endl; }double area() { return width * height; }
private:double width;double height;
};int main()
{unique_ptr<Rectangle> pDemo(new Rectangle(3.5, 4.1));pDemo = nullptr;cout << "分隔-------分隔"  << endl; //是否在这之前就将对象释放return 0;
}

特性

由于unique_ptr 对所管理的资源具有独占性，所以unique_ptr的特性有不能被拷贝，不能被赋值。
但可以通过move转移
一般智能指针的大小与指针是相同的

shared_ptr

多个shared_ptr对象可以共同管理同一个指针。
它们通过一个共同的引用计数器来管理指针，例如，当有3个shared_ptr都指向一个对象时，引用计数器的值为3，当一个智能指针被销毁时，引用计数器-1，当计数器为0时，会将所指向的内存对象释放。

类方法

use_count() — 获得有多少个shared_ptr在共同管理同一个对象
unique() — 返回use_count是否等于1
在这里插入图片描述

循环引用造成内存泄漏

以下代码均有两个智能指针分别指向张三，李四，王五。
当people离开作用域被销毁后，会将每个Person对象的引用计数-1，但是每个Person对象的成员partner智能指针仍存在，所以无法自动删除person对象，导致内存泄。

class Person
{
public:Person(const string& name) :_name(name) { cout << "构造函数调用" << endl; }~Person() { cout << _name << "销毁" << endl; }void setPartner(const shared_ptr<Person>& other) { _partner = other; }
private:string _name;shared_ptr<Person> _partner;};int main()
{vector<shared_ptr<Person>> people;people.push_back(shared_ptr<Person>(new Person("张三")));people.push_back(shared_ptr<Person>(new Person("李四")));people.push_back(shared_ptr<Person>(new Person("王五")));people[0]->setPartner(people[1]);people[1]->setPartner(people[2]);people[2]->setPartner(people[0]);return 0;
}

weak_ptr

用来表示临时所有权，不会增加引用计数，需要结合shared_ptr使用。当需要临时所有权时，则将其转换为shared_ptr,这样对象的引用计数会+1，来保证正在访问对象的有效性。

weak_ptr的创建

可以将一个share_ptr作为weak_ptr的构造函数参数来初始化。
也可以直接将share_ptr赋值weak_ptr。

三个方法

use_count() — 返回引用计数
expired()— 用来检查与之关联的对象是否已经被销毁。如果对象已经被销毁（即 shared_ptr 的引用计数为 0），那么 expired()返回true；否则，返回false。
lock() — 用于尝试将一个 weak_ptr 转换为shared_ptr。如果 weak_ptr观察的对象仍然存在（即 shared_ptr 的引用计数大于 0），那么 lock() 会返回一个有效的 shared_ptr，指向相同的对象。如果对象已经被销毁（引用计数为 0），那么lock()返回一个空的 shared_ptr。