C++ 智能指針代碼解析

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前言

如果在程序中使用new從堆分配內存，等到不再需要時，應使用delete將其釋放，C++引入瞭智能指針auto_ptr，以幫助自動完成這個過程，但是aoto_ptr也有其局限性，因此從Boost庫中又引入瞭三種智能指針unique_ptr shared_ptr weak_ptr。

1，aoto_ptr

// ConsoleApplication1.cpp : 定義控制臺應用程序的入口點。
//
#include "stdafx.h"
#include <memory>
#include <string>
#include <iostream>
#include <ostream>
using namespace std;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	auto_ptr<string>  ptr1(new string("this is ptr!"));
	auto_ptr<string>  ptr2;
	ptr2 = ptr1;
	cout << &ptr2<<endl;
	cout << *ptr2 << endl;
	return 0;
}
  • output :

003AFBC0
this is ptr!

但是如果輸出的是ptr1，程序會如何呢？

#include "stdafx.h"
#include <memory>
#include <string>
#include <iostream>
#include <ostream>
using namespace std;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	auto_ptr<string>  ptr1(new string("this is ptr!"));
	auto_ptr<string>  ptr2;
	ptr2 = ptr1;
	cout << &ptr1 <<endl;
	cout << *ptr1 << endl;  #這一步程序會崩潰
	return 0;
}

崩潰原因： 首先ptr2 = ptr1表示ptr1將訪問的權限給瞭ptr2，同時意味瞭ptr1已經沒有訪問字符串的權限，因此會報錯。

那如何解決這個問題呢？引入瞭unique_ptr

2，unique_ptr

#include "stdafx.h"
#include <memory>
#include <string>
#include <iostream>
#include <ostream>
using namespace std;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	unique_ptr<string> ptr1(new string("this is unique_ptr"));
	unique_ptr<string> ptr2;
	ptr2 = ptr1;  #這一步編譯器會報錯
	return 0;
}

unique_ptr 替代auto_ptr實現獨占式，可以理解成，同一時刻隻能有一個unique_ptr指向給定對象，unique_ptr對象始終是關聯的原始指針的唯一所有者。無法復制unique_ptr對象，它隻能移動。(這樣可以保證，不會出現auto_ptr那樣運行時會出現的隱藏內存崩潰問題)

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	unique_ptr<string> ptr1(new string("this is unique_ptr"));
	unique_ptr<string> ptr2;
	cout << &ptr1 << endl;
	unique_ptr<string> ptr3(new string("other unique_ptr"));
	cout << &ptr3 << endl;
	cout << *ptr3 << endl;
	return 0;
}
  • output:

00D9F8B4
00D9F89C
other unique_ptr

3，share_ptr

// ConsoleApplication1.cpp : 定義控制臺應用程序的入口點。
//
#include "stdafx.h"
#include <memory>
#include <string>
#include <iostream>
#include <ostream>
using namespace std;
class base{
public:
	base()
	{
		cout << "begin..." << endl;
	};
	~base()
	{
		cout << "end..." << endl;
	}
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	base *a = new base();
	shared_ptr<base> ptr1(a);
	//shared_ptr<base> ptr2(a);    ## 如果加上這句程序會崩潰，雙重管理陷阱，a對象被刪除瞭兩次
	return 0;
}
  • output:

begin…

end…

  • share_ptr的循環陷阱
#include "stdafx.h"
#include <memory>
#include <string>
#include <iostream>
#include <ostream>
using namespace std;
class CB;
class CA
{
public:
	CA()
	{
		cout << "CA call ..."<< endl;
	}
	~CA()
	{
		cout << "~CA call..."<< endl;
	}
	void setPtr(shared_ptr<CB> &ptr)
	{ 
		m_ptr_b = ptr;
	}
	int getCount()
	{
		return m_ptr_b.use_count();
	}
private:
	shared_ptr<CB> m_ptr_b;
};
class CB
{
public:
	CB()
	{
		cout << "CB call..." << endl;
	}
	~CB()
	{
		cout << "~CB call..." << endl;
	}
	void setPtr(shared_ptr<CA> ptr)
	{
		m_ptr_a = ptr;
	}
	int getCount()
	{
		return m_ptr_a.use_count();
	}

private:
	shared_ptr<CA> m_ptr_a;
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	shared_ptr<CA> ptr_a(new CA);
	shared_ptr<CB> ptr_b(new CB);
	cout << " CA count is : " << ptr_a->getCount()<<endl;
	cout << "CB count is:" << ptr_b->getCount()<< endl;
	ptr_a->setPtr(ptr_b);
	ptr_b->setPtr(ptr_a);
	cout << " CA count is : " << ptr_a->getCount() << endl;
	cout << "CB count is:" << ptr_b->getCount() << endl;
	return 0;
}

上面這段程序的思路用下面張圖可以清晰的表示

圖片和代碼主要參考的是這篇很棒的博文：智能指針（三）：weak_ptr淺析

在這裡插入圖片描述

在這裡插入圖片描述

運行結果後發現並沒有調用析構函數釋放內存，以後存在內存泄漏的風險

那如何去解決這個問題呢？，可以通過引入weak_ptr來解決，但是weak_ptr需要與share_ptr配合使用

4, weak_ptr

通過在兩個類中的一個成員變量改為weak_ptr對象，因為weak_ptr不會增加引用計數，使得引用形不成環，最後就可以正常的釋放內部的對象，不會造成內存泄漏

class CB
{
public:
	CB()
	{
		cout << "CB call..." << endl;
	}
	~CB()
	{
		cout << "~CB call..." << endl;
	}
	void setPtr(shared_ptr<CA> ptr)
	{
		m_ptr_a = ptr;
	}
	int getCount()
	{
		return m_ptr_a.use_count();
	}

private:
	///shared_ptr<CA> m_ptr_a;
	weak_ptr<CA> m_ptr_a;  ## 改為weak_ptr對象
};

在這裡插入圖片描述

在這裡插入圖片描述

總結

遇到這類新的概念或者方法時，一定要不嫌麻煩的一行一行代碼的去敲，在敲的過程中去理解吸收，如果隻看不實踐，很有可能理解不深刻，無法體會到其中的原理和機制，所以對待問題一定要沉下心來多實踐。

本篇文章就到這裡瞭，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關註WalkonNet的更多內容!

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