通过对比理解C++智能指针
理论
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概述
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智能指针：把管理资源的责任交给了对象，这样我们在使用结束时不需要显式地释放资源，而是由析构函数自动完成这一工作
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它是一个类模板，可以创建任意类型的指针对象
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智能指针使用时，资源对象不能被重复释放，否则会导致未定义的行为
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C++中的智能指针关系
智能指针 简述 auto_ptr存在管理权转移问题，不适合共享资源，已被C++11弃用 unique_ptr暴力处理 auto_ptr的管理权转移问题，独占资源所有权，不允许拷贝和赋值操作（开销小）shared_ptr使用引用计数优雅解决 auto_ptr的问题，但带来了循环引用bug（开销大）weak_ptr专注给 shared_ptr打补丁，不增加引用计数 -
auto_ptr-
不足
管理权转移，原对象拷贝给新对象时，原对象被置为
nullptr，此时只有新对象指向这块资源空间此时如果再使用原来的对象，那么会出现未定义的行为（资源不能被重复释放）
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unique_ptr-
原理
针对
auto_ptr在拷贝、赋值操作中的管理权转移问题，unique_ptr直接禁用了拷贝和赋值操作这样自然就避免了重复释放资源
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不足
不能进行拷贝和赋值操作
可以使用move把左值转成右值进行赋值操作，此时效果和
auto_ptr一样
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shared_ptr-
原理
为了进行拷贝和赋值操作，
shared_ptr采用了引用计数原理，记录有多少shared_ptr实例指向同一资源有几个实例对象计数值就是几，调用析构函数会将计数值减1，当计数为0时，才会释放资源
引用计数指向的对象在堆上，保证了所有线程都能够访问该资源；shared_ptr引用计数通过原子操作实现，因此引用计数本身是线程安全的但是，如果多线程尝试修改
引用计数时，需要用户手动进行同步、加锁等操作以确保对资源的访问是安全的 -
不足
存在循环引用问题，导致引用计数不能变成0
两个类对象，二者通过
shared_ptr智能指针互相引用，会增加引用计数
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weak_ptr-
原理
weak_ptr对象可以指向shared_ptr，但不会改变shared_ptr的引用计数 -
不足
仅用于解决
shared_ptr的循环引用问题，它不能直接访问资源
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实验
auto_ptr管理权转移
// auto_ptr管理权转移
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;class Test {
public:Test(const string &name):obj_name(name){ std::cout << obj_name << "——构造函数.\n"; }~Test(){ std::cout << obj_name << "——析构函数.\n"; }
private:string obj_name;
};int main() {auto_ptr<Test> obj1(new Test("obj1")); auto_ptr<Test> obj2(new Test("obj2"));cout << "obj1 address = " << obj1.get() << endl;cout << "obj2 address = " << obj2.get() << endl;cout << "\n执行 obj2 = obj1\n" << endl;obj2 = obj1;cout << "obj1 address = " << obj1.get() << endl;cout << "obj2 address = " << obj2.get() << endl;return 0;
}
unique_ptr独占资源
// unique_ptr独占资源
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;class Test {
public:Test(const string &name):obj_name(name){ cout << obj_name << "——构造函数.\n"; }~Test(){ cout << obj_name << "——析构函数.\n"; }
private:string obj_name;
};int main() {unique_ptr<Test> obj1(new Test("obj1")); unique_ptr<Test> obj2(new Test("obj2"));cout << "obj1 address = " << obj1.get() << endl;cout << "obj2 address = " << obj2.get() << endl;cout << "\n执行 obj2 = move(obj1)\n" << endl;// obj2 = obj1;obj2 = move(obj1);cout << "obj1 address = " << obj1.get() << endl;cout << "obj2 address = " << obj2.get() << endl;return 0;
}
shared_ptr共享资源
// shared_ptr共享资源
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;class Test {
public:Test(const string &name):obj_name(name){ cout << obj_name << "——构造函数.\n"; }~Test(){ cout << obj_name << "——析构函数.\n"; }
private:string obj_name;
};int main() {shared_ptr<Test> obj1(new Test("obj1")); shared_ptr<Test> obj2(new Test("obj2"));cout << "obj1 address = " << obj1.get() << endl;cout << "obj2 address = " << obj2.get() << endl;cout << "\n执行 obj2 = obj1\n" << endl;obj2 = obj1;cout << "obj1 address = " << obj1.get() << endl;cout << "obj2 address = " << obj2.get() << endl;return 0;
}
shared_ptr循环引用
// shared_ptr循环引用
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;class A;class B {
public:shared_ptr<A> a_ptr;B() { cout << "B类 构造函数" << endl; }~B() { cout << "B类 析构函数" << endl; }
};class A {
public:shared_ptr<B> b_ptr;A() { cout << "A类 构造函数" << endl; }~A() { cout << "A类 析构函数" << endl; }
};int main() {// shared_ptr<A> a = make_shared<A>();// shared_ptr<B> b = make_shared<B>();shared_ptr<A> a(new A());shared_ptr<B> b(new B());a->b_ptr = b; // A 指向 Bb->a_ptr = a; // B 指向 A// 循环引用导致对象不能被正确销毁cout << "a use_count: " << a.use_count() << endl;cout << "b use_count: " << b.use_count() << endl;return 0;
}
weak_ptr解决循环引用
// weak_ptr解决循环引用
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;class A; // 前向声明class B {
public:weak_ptr<A> a_ptr; // 使用 weak_ptr 来避免循环引用B() { cout << "B类 构造函数" << endl; }~B() { cout << "B类 析构函数" << endl; }
};class A {
public:// shared_ptr<B> b_ptr;weak_ptr<B> b_ptr;A() { cout << "A类 构造函数" << endl; }~A() { cout << "A类 析构函数" << endl; }
};int main() {// shared_ptr<A> a = make_shared<A>();// shared_ptr<B> b = make_shared<B>();shared_ptr<A> a(new A());shared_ptr<B> b(new B());a->b_ptr = b;b->a_ptr = a; cout << "a use_count: " << a.use_count() << endl;cout << "b use_count: " << b.use_count() << endl;return 0;
}
