c++11&14-智能指针要点汇总

2020-06-03 15:01:53王振洲

学c++的人都知道,在c++里面有一个痛点,就是动态内存的管理,就我所经历的一些问题来看,很多莫名其妙的问题,最后都发现是内存管理不当引起的。

但像java等其他一些语言则不会有这样的问题,为什么呢,因为它们有很好的处理内存的方法,比如java的垃圾回收机制,现在,我们c++终于也有了智能指针。

1. 什么是智能指针

简单地说,智能指针是用对象去管理一个资源指针,同时用一个计数器计算引用当前指针对象的个数,当管理指针的对象增加或减少时,计数器也相应加1或减1,当最后一个指针管理对象销毁时,计数器为1,此时在销毁指针管理对象的同时,也对指针管理对象所管理的指针进行delete操作。

下面我们介绍两个常用的智能指针std::shared_ptr和std::weak_ptr。

1.1 std::shared_ptr

std::shared_ptr包装了new操作符动态分配的内存,可以自由拷贝复制,基本上是使用最多的一个智能指针类型。

下面是一个代码例子:

#include <memory>
#include <iostream>
class Test
{
public:
  Test()
  {
    std::cout << "Test()" << std::endl;
  }
  ~Test()
  {
    std::cout << "~Test()" << std::endl;
  }
};
int main()
{
  std::shared_ptr<Test> p1 = std::make_shared<Test>();
  std::cout << "1 ref:" << p1.use_count() << std::endl;
  {
    std::shared_ptr<Test> p2 = p1;
    std::cout << "2 ref:" << p1.use_count() << std::endl;
  }
  std::cout << "3 ref:" << p1.use_count() << std::endl;
  return 0;
}

结果如下:

Test()
1 ref:1
2 ref:2
3 ref:1
~Test()

针对代码解读如下:

std::make_shared里面调用了new操作符分配内存;
第二个p1.use_count()之所以显示为2,是因为增加了引用对象p2,而随着大括号的结束,p2的作用域结束,所以p1的引用计数变回1,而随着main函数的结束,p1的作用域结束,此时检测到计数为1,那就会在销毁p1的同时,调用p1的析构函数delete掉之前分配的内存空间;

1.2 std::weak_ptr

std::weak_ptr有什么特点呢?与std::shared_ptr最大的差别是在赋值的时候,不会引起智能指针计数增加。

weak_ptr被设计为与shared_ptr共同工作,可以从一个shared_ptr或者另一个weak_ptr对象构造,获得资源的观测权。但weak_ptr没有共享资源,它的构造不会引起指针引用计数的增加。同样,在weak_ptr析构时也不会导致引用计数的减少,它只是一个静静地观察者。weak_ptr没有重载operator*和->,这是特意的,因为它不共享指针,不能操作资源,这是它弱的原因。如要操作资源,则必须使用一个非常重要的成员函数lock()从被观测的shared_ptr获得一个可用的shared_ptr对象,从而操作资源。