c 11新特性之智能指針

西北望msm66g9f 2020-12-04

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很多人談到c++，說它特別難，可能有一部分就是因?yàn)閏++的內(nèi)存管理吧，不像java那樣有虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)的管理內(nèi)存，在程序運(yùn)行過程中可能就會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存泄漏，然而這種問題其實(shí)都可以通過c++11引入的智能指針來(lái)解決，相反我還認(rèn)為這種內(nèi)存管理還是c++語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)楸M在掌握。

c++11引入了三種智能指針：

std::shared_ptr
std::weak_ptr
std::unique_ptr

shared_ptr

shared_ptr使用了引用計(jì)數(shù)，每一個(gè)shared_ptr的拷貝都指向相同的內(nèi)存，每次拷貝都會(huì)觸發(fā)引用計(jì)數(shù)+1，每次生命周期結(jié)束析構(gòu)的時(shí)候引用計(jì)數(shù)-1，在最后一個(gè)shared_ptr析構(gòu)的時(shí)候，內(nèi)存才會(huì)釋放。

使用方法如下：

struct ClassWrapper { ClassWrapper() { cout << 'construct' << endl; data = new int[10]; } ~ClassWrapper() { cout << 'deconstruct' << endl; if (data != nullptr) { delete[] data; } } void Print() { cout << 'print' << endl; } int* data;};

void Func(std::shared_ptr<ClassWrapper> ptr) { ptr->Print();}

int main() { auto smart_ptr = std::make_shared<ClassWrapper>(); auto ptr2 = smart_ptr; // 引用計(jì)數(shù)+1 ptr2->Print(); Func(smart_ptr); // 引用計(jì)數(shù)+1 smart_ptr->Print(); ClassWrapper *p = smart_ptr.get(); // 可以通過get獲取裸指針 p->Print(); return 0;}

智能指針還可以自定義刪除器，在引用計(jì)數(shù)為0的時(shí)候自動(dòng)調(diào)用刪除器來(lái)釋放對(duì)象的內(nèi)存，代碼如下：

std::shared_ptr<int> ptr(new int, [](int *p){ delete p; });

關(guān)于shared_ptr有幾點(diǎn)需要注意：

· 不要用一個(gè)裸指針初始化多個(gè)shared_ptr，會(huì)出現(xiàn)double_free導(dǎo)致程序崩潰

· 通過shared_from_this()返回this指針，不要把this指針作為shared_ptr返回出來(lái)，因?yàn)閠his指針本質(zhì)就是裸指針，通過this返回可能會(huì)導(dǎo)致重復(fù)析構(gòu)，不能把this指針交給智能指針管理。

class A { shared_ptr<A> GetSelf() { return shared_from_this(); // return shared_ptr<A>(this); 錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致double free } };

盡量使用make_shared，少用new。
不要delete get()返回來(lái)的裸指針。
不是new出來(lái)的空間要自定義刪除器。
要避免循環(huán)引用，循環(huán)引用導(dǎo)致內(nèi)存永遠(yuǎn)不會(huì)被釋放，造成內(nèi)存泄漏。

using namespace std;struct A;struct B;
struct A {   std::shared_ptr<B> bptr;   ~A() {       cout << 'A delete' << endl;  }};
struct B {   std::shared_ptr<A> aptr;   ~B() {       cout << 'B delete' << endl;   }};
int main() {   auto aaptr = std::make_shared<A>();   auto bbptr = std::make_shared<B>();   aaptr->bptr = bbptr;   bbptr->aptr = aaptr;   return 0;}

上面代碼，產(chǎn)生了循環(huán)引用，導(dǎo)致aptr和bptr的引用計(jì)數(shù)為2，離開作用域后aptr和bptr的引用計(jì)數(shù)-1，但是永遠(yuǎn)不會(huì)為0，導(dǎo)致指針永遠(yuǎn)不會(huì)析構(gòu)，產(chǎn)生了內(nèi)存泄漏，如何解決這種問題呢，答案是使用weak_ptr。

weak_ptr

weak_ptr是用來(lái)監(jiān)視shared_ptr的生命周期，它不管理shared_ptr內(nèi)部的指針，它的拷貝的析構(gòu)都不會(huì)影響引用計(jì)數(shù)，純粹是作為一個(gè)旁觀者監(jiān)視shared_ptr中管理的資源是否存在，可以用來(lái)返回this指針和解決循環(huán)引用問題。

作用1：返回this指針，上面介紹的shared_from_this()其實(shí)就是通過weak_ptr返回的this指針，這里參考我之前寫的源碼分析shared_ptr實(shí)現(xiàn)的文章，最后附上鏈接。
作用2：解決循環(huán)引用問題。

struct A;struct B;

struct A { std::shared_ptr<B> bptr; ~A() { cout << 'A delete' << endl; } void Print() { cout << 'A' << endl; }};

struct B { std::weak_ptr<A> aptr; // 這里改成weak_ptr ~B() { cout << 'B delete' << endl; } void PrintA() { if (!aptr.expired()) { // 監(jiān)視shared_ptr的生命周期 auto ptr = aptr.lock(); ptr->Print(); } }};

int main() { auto aaptr = std::make_shared<A>(); auto bbptr = std::make_shared<B>(); aaptr->bptr = bbptr; bbptr->aptr = aaptr; bbptr->PrintA(); return 0;}輸出：AA deleteB delete

unique_ptr

std::unique_ptr是一個(gè)獨(dú)占型的智能指針，它不允許其它智能指針共享其內(nèi)部指針，也不允許unique_ptr的拷貝和賦值。使用方法和shared_ptr類似，區(qū)別是不可以拷貝：

using namespace std;
struct A {   ~A() {       cout << 'A delete' << endl;   }   void Print() {       cout << 'A' << endl;   }};

int main() {   auto ptr = std::unique_ptr<A>(new A);   auto tptr = std::make_unique<A>(); // error, c++11還不行，需要c++14   std::unique_ptr<A> tem = ptr; // error, unique_ptr不允許移動(dòng)   ptr->Print();   return 0;}

unique_ptr也可以像shared_ptr一樣自定義刪除器，使用方法和shared_ptr相同。

關(guān)于c++11的智能指針的使用就介紹到這里，大家有問題可以點(diǎn)此留言，我會(huì)盡快回復(fù)~

參考資料

https://www.jianshu.com/p/b6ac02d406a0

https:///post/5dcaa857e51d457f7675360b#heading-16

《深入應(yīng)用c++11:代碼優(yōu)化與工程級(jí)應(yīng)用》

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來(lái)自：西北望msm66g9f > 《編程》

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