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C++中怎么使用智能指针

发布时间:2021-08-04 13:58:29 来源:亿速云 阅读:187 作者:Leah 栏目:开发技术

这篇文章给大家介绍C++中怎么使用智能指针,内容非常详细,感兴趣的小伙伴们可以参考借鉴,希望对大家能有所帮助。

一、为什么要使用智能指针

一句话带过:智能指针就是帮我们C++程序员管理动态分配的内存的,它会帮助我们自动释放new出来的内存,从而避免内存泄漏!

如下例子就是内存泄露的例子:

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>

using namespace std;


// 动态分配内存,没有释放就return
void memoryLeak1() {
	string *str = new string("动态分配内存!");
	return;
}

// 动态分配内存,虽然有些释放内存的代码,但是被半路截胡return了
int memoryLeak2() {
	string *str = new string("内存泄露!");

	// ...此处省略一万行代码

	// 发生某些异常,需要结束函数
	if (1) {
		return -1;
	}

	delete str;	// 虽然写了释放内存的代码,但是遭到函数中段返回,使得指针没有得到释放
	return 1;
}


int main(void) {

	memoryLeak1();

	memoryLeak2();

	return 0;
}

memoryLeak1函数中,new了一个字符串指针,但是没有delete就已经return结束函数了,导致内存没有被释放,内存泄露!
memoryLeak2函数中,new了一个字符串指针,虽然在函数末尾有些释放内存的代码delete str,但是在delete之前就已经return了,所以内存也没有被释放,内存泄露!

使用指针,我们没有释放,就会造成内存泄露。但是我们使用普通对象却不会!

思考:如果我们分配的动态内存都交由有生命周期的对象来处理,那么在对象过期时,让它的析构函数删除指向的内存,这看似是一个 very nice 的方案?

智能指针就是通过这个原理来解决指针自动释放的问题!

  1. C++98 提供了 auto_ptr 模板的解决方案

  2. C++11 增加unique_ptr、shared_ptr 和weak_ptr


二、auto_ptr

auto_ptr 是c++ 98定义的智能指针模板,其定义了管理指针的对象,可以将new 获得(直接或间接)的地址赋给这种对象。当对象过期时,其析构函数将使用delete 来释放内存!

用法:
头文件: #include < memory >
用 法: auto_ptr<类型> 变量名(new 类型)

例 如:
auto_ptr< string > str(new string(“我要成为大牛~ 变得很牛逼!”));
auto_ptr<vector< int >> av(new vector< int >());
auto_ptr< int > array(new int[10]);

例:
我们先定义一个类,类的构造函数和析构函数都输出一个字符串用作提示!
定义一个私有成员变量,赋值20.
再定义一个私有成员方法用于返回这个私有成员变量。

class Test {
public:
	Test() { cout << "Test的构造函数..." << endl; }
	~Test() { cout << "Test的析构函数..." << endl; }

	int getDebug() { return this->debug; }

private:
	int debug = 20;
};

当我们直接new这个类的对象,却没有释放时。。。

int main(void) {
	Test *test = new Test;

	return 0;
}

C++中怎么使用智能指针

可以看到,只是打印了构造函数这个字符串,而析构函数的字符却没有被打印,说明并没有调用析构函数!这就导致了内存泄露!
解决内存泄露的办法,要么手动delete,要么使用智能指针!

使用智能指针:

// 定义智能指针
auto_ptr<Test> test(new Test);

智能指针可以像普通指针那样使用:

cout << "test->debug:" << test->getDebug() << endl;
cout << "(*test).debug:" << (*test).getDebug() << endl;

这时再试试:

int main(void) {

	//Test *test = new Test;
	auto_ptr<Test> test(new Test);

	cout << "test->debug:" << test->getDebug() << endl;
	cout << "(*test).debug:" << (*test).getDebug() << endl;

	return 0;
}

C++中怎么使用智能指针

自动调用了析构函数。
为什么智能指针可以像普通指针那样使用???
因为其里面重载了 * 和 -> 运算符, * 返回普通对象,而 -> 返回指针对象。

C++中怎么使用智能指针

具体原因不用深究,只需知道他为什么可以这样操作就像!
函数中返回的是调用get()方法返回的值,那么这个get()是什么呢?

智能指针的三个常用函数:

get() 获取智能指针托管的指针地址

// 定义智能指针
auto_ptr<Test> test(new Test);

Test *tmp = test.get();		// 获取指针返回
cout << "tmp->debug:" << tmp->getDebug() << endl;

但我们一般不会这样使用,因为都可以直接使用智能指针去操作,除非有一些特殊情况。
函数原型:

_NODISCARD _Ty * get() const noexcept
{	// return wrapped pointer
	return (_Myptr);
}

release() 取消智能指针对动态内存的托管

// 定义智能指针
auto_ptr<Test> test(new Test);

Test *tmp2 = test.release();	// 取消智能指针对动态内存的托管
delete tmp2;	// 之前分配的内存需要自己手动释放

也就是智能指针不再对该指针进行管理,改由管理员进行管理!
函数原型:

_Ty * release() noexcept
{	// return wrapped pointer and give up ownership
	_Ty * _Tmp = _Myptr;
	_Myptr = nullptr;
	return (_Tmp);
}

reset() 重置智能指针托管的内存地址,如果地址不一致,原来的会被析构掉

// 定义智能指针
auto_ptr<Test> test(new Test);

test.reset();			// 释放掉智能指针托管的指针内存,并将其置NULL

test.reset(new Test());	// 释放掉智能指针托管的指针内存,并将参数指针取代之

reset函数会将参数的指针(不指定则为NULL),与托管的指针比较,如果地址不一致,那么就会析构掉原来托管的指针,然后使用参数的指针替代之。然后智能指针就会托管参数的那个指针了。
函数原型:

void reset(_Ty * _Ptr = nullptr)
{	// destroy designated object and store new pointer
	if (_Ptr != _Myptr)
		delete _Myptr;
	_Myptr = _Ptr;
}

使用建议:

尽可能不要将auto_ptr 变量定义为全局变量或指针;

// 没有意义,全局变量也是一样
auto_ptr<Test> *tp = new auto_ptr<Test>(new Test);	

除非自己知道后果,不要把auto_ptr 智能指针赋值给同类型的另外一个 智能指针;

auto_ptr<Test> t1(new Test);
auto_ptr<Test> t2(new Test);
t1 = t2;	// 不要这样操作...

C++11 后auto_ptr 已经被“抛弃”,已使用unique_ptr替代!C++11后不建议使用auto_ptr。

auto_ptr 被C++11抛弃的主要原因

1). 复制或者赋值都会改变资源的所有权

// auto_ptr 被C++11抛弃的主要原因
auto_ptr<string> p1(new string("I'm Li Ming!"));
auto_ptr<string> p2(new string("I'm age 22."));

cout << "p1:" << p1.get() << endl;
cout << "p2:" << p2.get() << endl;

// p2赋值给p1后,首先p1会先将自己原先托管的指针释放掉,然后接收托管p2所托管的指针,
// 然后p2所托管的指针制NULL,也就是p1托管了p2托管的指针,而p2放弃了托管。
p1 = p2;	
cout << "p1 = p2 赋值后:" << endl;
cout << "p1:" << p1.get() << endl;
cout << "p2:" << p2.get() << endl;

C++中怎么使用智能指针

2). 在STL容器中使用auto_ptr存在着重大风险,因为容器内的元素必须支持可复制和可赋值

vector<auto_ptr<string>> vec;
auto_ptr<string> p3(new string("I'm P3"));
auto_ptr<string> p4(new string("I'm P4"));

// 必须使用std::move修饰成右值,才可以进行插入容器中
vec.push_back(std::move(p3));
vec.push_back(std::move(p4));

cout << "vec.at(0):" <<  *vec.at(0) << endl;
cout << "vec[1]:" <<  *vec[1] << endl;


// 风险来了:
vec[0] = vec[1];	// 如果进行赋值,问题又回到了上面一个问题中。
cout << "vec.at(0):" << *vec.at(0) << endl;
cout << "vec[1]:" << *vec[1] << endl;

访问越界了!

C++中怎么使用智能指针

3). 不支持对象数组的内存管理

auto_ptr<int[]> array(new int[5]);	// 不能这样定义

C++中怎么使用智能指针

所以,C++11用更严谨的unique_ptr 取代了auto_ptr!

测试代码:

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <vector>

using namespace std;

class Test {
public:
	Test() { cout << "Test的构造函数..." << endl; }
	~Test() { cout << "Test的析构函数..." << endl; }

	int getDebug() { return this->debug; }

private:
	int debug = 20;
};

// 不要定义为全局变量,没有意义
//auto_ptr<Test> test(new Test);

void memoryLeak1() {
	//Test *test = new Test;

	// 定义智能指针
	auto_ptr<Test> test(new Test);
	
	cout << "test->debug:" << test->getDebug() << endl;
	cout << "(*test).debug:" << (*test).getDebug() << endl;


	// get方法
	Test *tmp = test.get();		// 获取指针返回
	cout << "tmp->debug:" << tmp->getDebug() << endl;


	// release方法
	Test *tmp2 = test.release();	// 取消智能指针对动态内存的托管
	delete tmp2;	// 之前分配的内存需要自己手动释放


	// reset方法:重置智能指针托管的内存地址,如果地址不一致,原来的会被析构掉
	test.reset();			// 释放掉智能指针托管的指针内存,并将其置NULL
	test.reset(new Test());	// 释放掉智能指针托管的指针内存,并将参数指针取代之


	// 忠告:不要将智能指针定义为指针
	//auto_ptr<Test> *tp = new auto_ptr<Test>(new Test);

	// 忠告:不要定义指向智能指针对象的指针变量
	//auto_ptr<Test> t1(new Test);
	//auto_ptr<Test> t2(new Test);
	//t1 = t2;

	return;
}

int memoryLeak2() {
	//Test *test = new Test();

	// 定义智能指针
	auto_ptr<Test> test(new Test);

	// ...此处省略一万行代码

	// 发生某些异常,需要结束函数
	if (1) {
		return -1;
	}

	//delete test;
	return 1;
}


int main1(void) {

	//memoryLeak1();

	//memoryLeak2();

	//Test *test = new Test;
	//auto_ptr<Test> test(new Test);

	//cout << "test->debug:" << test->getDebug() << endl;
	//cout << "(*test).debug:" << (*test).getDebug() << endl;


	 auto_ptr 被C++11抛弃的主要原因
	//auto_ptr<string> p1(new string("I'm Li Ming!"));
	//auto_ptr<string> p2(new string("I'm age 22."));
	//
	//cout << "p1:" << p1.get() << endl;
	//cout << "p2:" << p2.get() << endl;

	//p1 = p2;
	//cout << "p1 = p2 赋值后:" << endl;
	//cout << "p1:" << p1.get() << endl;
	//cout << "p2:" << p2.get() << endl;



	// 弊端2.在STL容器中使用auto_ptr存在着重大风险,因为容器内的元素必须支持可复制
	vector<auto_ptr<string>> vec;
	auto_ptr<string> p3(new string("I'm P3"));
	auto_ptr<string> p4(new string("I'm P4"));

	vec.push_back(std::move(p3));
	vec.push_back(std::move(p4));

	cout << "vec.at(0):" <<  *vec.at(0) << endl;
	cout << "vec[1]:" <<  *vec[1] << endl;


	// 风险来了:
	vec[0] = vec[1];
	cout << "vec.at(0):" << *vec.at(0) << endl;
	cout << "vec[1]:" << *vec[1] << endl;


	// 弊端3.不支持对象数组的内存管理
	//auto_ptr<int[]> array(new int[5]);	// 不能这样定义
	return 0;
}

三、unique_ptr

auto_ptr是用于C++11之前的智能指针。由于 auto_ptr 基于排他所有权模式:两个指针不能指向同一个资源,复制或赋值都会改变资源的所有权。auto_ptr 主要有三大问题:

  • 复制和赋值会改变资源的所有权,不符合人的直觉。

  • 在 STL 容器中使用auto_ptr存在重大风险,因为容器内的元素必需支持可复制(copy constructable)和可赋值(assignable)。

  • 不支持对象数组的操作

以上问题已经在上面体现出来了,下面将使用unique_ptr解决这些问题。

所以,C++11用更严谨的unique_ptr 取代了auto_ptr!

unique_ptr 和 auto_ptr用法几乎一样,除了一些特殊。

unique_ptr特性

  1. 基于排他所有权模式:两个指针不能指向同一个资源

  2. 无法进行左值unique_ptr复制构造,也无法进行左值复制赋值操作,但允许临时右值赋值构造和赋值

  3. 保存指向某个对象的指针,当它本身离开作用域时会自动释放它指向的对象。

  4. 在容器中保存指针是安全的

A. 无法进行左值复制赋值操作,但允许临时右值赋值构造和赋值

unique_ptr<string> p1(new string("I'm Li Ming!"));
unique_ptr<string> p2(new string("I'm age 22."));
	
cout << "p1:" << p1.get() << endl;
cout << "p2:" << p2.get() << endl;

p1 = p2;					// 禁止左值赋值
unique_ptr<string> p3(p2);	// 禁止左值赋值构造

unique_ptr<string> p3(std::move(p1));
p1 = std::move(p2);	// 使用move把左值转成右值就可以赋值了,效果和auto_ptr赋值一样

cout << "p1 = p2 赋值后:" << endl;
cout << "p1:" << p1.get() << endl;
cout << "p2:" << p2.get() << endl;

C++中怎么使用智能指针

运行截图:

C++中怎么使用智能指针

B. 在 STL 容器中使用unique_ptr,不允许直接赋值

vector<unique_ptr<string>> vec;
unique_ptr<string> p3(new string("I'm P3"));
unique_ptr<string> p4(new string("I'm P4"));

vec.push_back(std::move(p3));
vec.push_back(std::move(p4));

cout << "vec.at(0):" << *vec.at(0) << endl;
cout << "vec[1]:" << *vec[1] << endl;

vec[0] = vec[1];	/* 不允许直接赋值 */
vec[0] = std::move(vec[1]);		// 需要使用move修饰,使得程序员知道后果

cout << "vec.at(0):" << *vec.at(0) << endl;
cout << "vec[1]:" << *vec[1] << endl;

C++中怎么使用智能指针

当然,运行后是直接报错的,因为vec[1]已经是NULL了,再继续访问就越界了。

C. 支持对象数组的内存管理

// 会自动调用delete [] 函数去释放内存
unique_ptr<int[]> array(new int[5]);	// 支持这样定义

除了上面ABC三项外,unique_ptr的其余用法都与auto_ptr用法一致。

构造

class Test {
public:
	Test() { cout << "Test的构造函数..." << endl; }
	~Test() { cout << "Test的析构函数..." << endl; }

	void doSomething() { cout << "do something......" << endl; }
};


// 自定义一个内存释放其
class DestructTest {
	public:
	void operator()(Test *pt) {
		pt->doSomething();
		delete pt;
	}
};

// unique_ptr<T> up; 空的unique_ptr,可以指向类型为T的对象
unique_ptr<Test> t1;

// unique_ptr<T> up1(new T());	定义unique_ptr,同时指向类型为T的对象
unique_ptr<Test> t2(new Test);

// unique_ptr<T[]> up;	空的unique_ptr,可以指向类型为T[的数组对象
unique_ptr<int[]> t3;

// unique_ptr<T[]> up1(new T[]);	定义unique_ptr,同时指向类型为T的数组对象
unique_ptr<int[]> t4(new int[5]);

// unique_ptr<T, D> up();	空的unique_ptr,接受一个D类型的删除器D,使用D释放内存
unique_ptr<Test, DestructTest> t5;

// unique_ptr<T, D> up(new T());	定义unique_ptr,同时指向类型为T的对象,接受一个D类型的删除器D,使用删除器D来释放内存
unique_ptr<Test, DestructTest> t6(new Test);

赋值

unique_ptr<Test> t7(new Test);
unique_ptr<Test> t8(new Test);
t7 = std::move(t8);	// 必须使用移动语义,结果,t7的内存释放,t8的内存交给t7管理
t7->doSomething();

主动释放对象

unique_ptr<Test> t9(new Test);
t9 = NULL;
t9 = nullptr;
t9.reset();

放弃对象的控制权

Test *t10 = t9.release();

重置

t9.reset(new Test);

auto_ptr 与 unique_ptr智能指针的内存管理陷阱

auto_ptr<string> p1;
string *str = new string("智能指针的内存管理陷阱");
p1.reset(str);	// p1托管str指针
{
	auto_ptr<string> p2;
	p2.reset(str);	// p2接管str指针时,会先取消p1的托管,然后再对str的托管
}

// 此时p1已经没有托管内容指针了,为NULL,在使用它就会内存报错!
cout << "str:" << *p1 << endl;

C++中怎么使用智能指针

这是由于auto_ptr 与 unique_ptr的排他性所导致的!
为了解决这样的问题,我们可以使用shared_ptr指针指针!


四、shared_ptr

熟悉了unique_ptr 后,其实我们发现unique_ptr 这种排他型的内存管理并不能适应所有情况,有很大的局限!如果需要多个指针变量共享怎么办?

如果有一种方式,可以记录引用特定内存对象的智能指针数量,当复制或拷贝时,引用计数加1,当智能指针析构时,引用计数减1,如果计数为零,代表已经没有指针指向这块内存,那么我们就释放它!这就是 shared_ptr 采用的策略!

C++中怎么使用智能指针

例:

class Person {
public:
	Person(int v) {
		this->no = v;
		cout << "构造函数 \t no = " << this->no << endl;
	}

	~Person() {
		cout << "析构函数 \t no = " << this->no << endl;
	}

private:
	int no;
};

// 仿函数,内存删除
class DestructPerson {
public:
	void operator() (Person *pt) {
		cout << "DestructPerson..." << endl;
		delete pt;
	}
};

引用计数的使用

调用use_count函数可以获得当前托管指针的引用计数。

shared_ptr<Person> sp1;

shared_ptr<Person> sp2(new Person(2));

// 获取智能指针管控的共享指针的数量	use_count():引用计数
cout << "sp1	use_count() = " << sp1.use_count() << endl;
cout << "sp2	use_count() = " << sp2.use_count() << endl << endl;

// 共享
sp1 = sp2;

cout << "sp1	use_count() = " << sp1.use_count() << endl;
cout << "sp2	use_count() = " << sp2.use_count() << endl << endl;

shared_ptr<Person> sp3(sp1);
cout << "sp1	use_count() = " << sp1.use_count() << endl;
cout << "sp2	use_count() = " << sp2.use_count() << endl;
cout << "sp2	use_count() = " << sp3.use_count() << endl << endl;

如上代码,sp1 = sp2; 和 shared_ptr< Person > sp3(sp1);就是在使用引用计数了。

sp1 = sp2; --> sp1和sp2共同托管同一个指针,所以他们的引用计数为2;
shared_ptr< Person > sp3(sp1); --> sp1和sp2和sp3共同托管同一个指针,所以他们的引用计数为3;

C++中怎么使用智能指针

构造

1). shared_ptr< T > sp1; 空的shared_ptr,可以指向类型为T的对象

shared_ptr<Person> sp1;
Person *person1 = new Person(1);
sp1.reset(person1);	// 托管person1

2). shared_ptr< T > sp2(new T()); 定义shared_ptr,同时指向类型为T的对象

shared_ptr<Person> sp2(new Person(2));
shared_ptr<Person> sp3(sp1);

3). shared_ptr<T[]> sp4; 空的shared_ptr,可以指向类型为T[]的数组对象 C++17后支持

shared_ptr<Person[]> sp4;

4). shared_ptr<T[]> sp5(new T[] { … }); 指向类型为T的数组对象 C++17后支持

shared_ptr<Person[]> sp5(new Person[5] { 3, 4, 5, 6, 7 });

5). shared_ptr< T > sp6(NULL, D()); //空的shared_ptr,接受一个D类型的删除器,使用D释放内存

shared_ptr<Person> sp6(NULL, DestructPerson());

6). shared_ptr< T > sp7(new T(), D()); //定义shared_ptr,指向类型为T的对象,接受一个D类型的删除器,使用D删除器来释放内存

shared_ptr<Person> sp7(new Person(8), DestructPerson());

初始化

1). 方式一:构造函数

shared_ptr<int> up1(new int(10));  // int(10) 的引用计数为1
shared_ptr<int> up2(up1);  // 使用智能指针up1构造up2, 此时int(10) 引用计数为2

2). 方式二:使用make_shared 初始化对象,分配内存效率更高(推荐使用)
make_shared函数的主要功能是在动态内存中分配一个对象并初始化它,返回指向此对象的shared_ptr; 用法:
make_shared<类型>(构造类型对象需要的参数列表);

shared_ptr<int> up3 = make_shared<int>(2); // 多个参数以逗号','隔开,最多接受十个
shared_ptr<string> up4 = make_shared<string>("字符串");
shared_ptr<Person> up5 = make_shared<Person>(9);

赋值

shared_ptrr<int> up1(new int(10));  // int(10) 的引用计数为1
shared_ptr<int> up2(new int(11));   // int(11) 的引用计数为1
up1 = up2;	// int(10) 的引用计数减1,计数归零内存释放,up2共享int(11)给up1, int(11)的引用计数为2

主动释放对象

shared_ptrr<int> up1(new int(10));
up1 = nullptr ;	// int(10) 的引用计数减1,计数归零内存释放 
// 或
up1 = NULL; // 作用同上

重置
p.reset() ; 将p重置为空指针,所管理对象引用计数 减1
p.reset(p1); 将p重置为p1(的值),p 管控的对象计数减1,p接管对p1指针的管控
p.reset(p1,d); 将p重置为p1(的值),p 管控的对象计数减1并使用d作为删除器
p1是一个指针!

交换
p1 和 p2 是智能指针

std::swap(p1,p2); // 交换p1 和p2 管理的对象,原对象的引用计数不变
p1.swap(p2);    // 交换p1 和p2 管理的对象,原对象的引用计数不变

shared_ptr使用陷阱

shared_ptr作为被管控的对象的成员时,小心因循环引用造成无法释放资源!

如下代码:
Boy类中有Girl的智能指针;
Girl类中有Boy的智能指针;
当他们交叉互相持有对方的管理对象时…

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>

using namespace std;

class Girl;

class Boy {
public:
	Boy() {
		cout << "Boy 构造函数" << endl;
	}

	~Boy() {
		cout << "~Boy 析构函数" << endl;
	}

	void setGirlFriend(shared_ptr<Girl> _girlFriend) {
		this->girlFriend = _girlFriend;
	}

private:
	shared_ptr<Girl> girlFriend;
};

class Girl {
public:
	Girl() {
		cout << "Girl 构造函数" << endl;
	}

	~Girl() {
		cout << "~Girl 析构函数" << endl;
	}

	void setBoyFriend(shared_ptr<Boy> _boyFriend) {
		this->boyFriend = _boyFriend;
	}

private:
	shared_ptr<Boy> boyFriend;
};


void useTrap() {
	shared_ptr<Boy> spBoy(new Boy());
	shared_ptr<Girl> spGirl(new Girl());

	// 陷阱用法
	spBoy->setGirlFriend(spGirl);
	spGirl->setBoyFriend(spBoy);
	// 此时boy和girl的引用计数都是2
}


int main(void) {
	useTrap();

	system("pause");
	return 0;
}

运行截图:

C++中怎么使用智能指针

可以看出,程序结束了,但是并没有释放内存,这是为什么呢???

如下图:
当我们执行useTrap函数时,注意,是没有结束此函数,boy和girl指针其实是被两个智能指针托管的,所以他们的引用计数是2

C++中怎么使用智能指针

useTrap函数结束后,函数中定义的智能指针被清掉,boy和girl指针的引用计数减1,还剩下1,对象中的智能指针还是托管他们的,所以函数结束后没有将boy和gilr指针释放的原因就是于此。

C++中怎么使用智能指针

所以在使用shared_ptr智能指针时,要注意避免对象交叉使用智能指针的情况! 否则会导致内存泄露!

当然,这也是有办法解决的,那就是使用weak_ptr弱指针。

针对上面的情况,还讲一下另一种情况。如果是单方获得管理对方的共享指针,那么这样着是可以正常释放掉的!
例如:

void useTrap() {
	shared_ptr<Boy> spBoy(new Boy());
	shared_ptr<Girl> spGirl(new Girl());

	// 单方获得管理
	//spBoy->setGirlFriend(spGirl);
	spGirl->setBoyFriend(spBoy);	
}

C++中怎么使用智能指针

反过来也是一样的!

这是什么原理呢?

  • 首先释放spBoy,但是因为girl对象里面的智能指针还托管着boy,boy的引用计数为2,所以释放spBoy时,引用计数减1,boy的引用计数为1;

  • 在释放spGirl,girl的引用计数减1,为零,开始释放girl的内存,因为girl里面还包含有托管boy的智能指针对象,所以也会进行boyFriend的内存释放,boy的引用计数减1,为零,接着开始释放boy的内存。最终所有的内存都释放了。


五、weak_ptr

weak_ptr 设计的目的是为配合 shared_ptr 而引入的一种智能指针来协助 shared_ptr 工作, 它只可以从一个 shared_ptr 或另一个 weak_ptr 对象构造, 它的构造和析构不会引起引用记数的增加或减少。 同时weak_ptr 没有重载*和->但可以使用 lock 获得一个可用的 shared_ptr 对象。

  1. 弱指针的使用;

weak_ptr wpGirl_1; // 定义空的弱指针
weak_ptr wpGirl_2(spGirl); // 使用共享指针构造
wpGirl_1 = spGirl; // 允许共享指针赋值给弱指针

  1. 弱指针也可以获得引用计数;

wpGirl_1.use_count()

  1. 弱指针不支持 * 和 -> 对指针的访问;

C++中怎么使用智能指针

在必要的使用可以转换成共享指针 lock();

shared_ptr<Girl> sp_girl;
sp_girl = wpGirl_1.lock();

// 使用完之后,再将共享指针置NULL即可
sp_girl = NULL;

使用代码:

shared_ptr<Boy> spBoy(new Boy());
shared_ptr<Girl> spGirl(new Girl());

// 弱指针的使用
weak_ptr<Girl> wpGirl_1;			// 定义空的弱指针
weak_ptr<Girl> wpGirl_2(spGirl);	// 使用共享指针构造
wpGirl_1 = spGirl;					// 允许共享指针赋值给弱指针

cout << "spGirl \t use_count = " << spGirl.use_count() << endl;
cout << "wpGirl_1 \t use_count = " << wpGirl_1.use_count() << endl;

	
// 弱指针不支持 * 和 -> 对指针的访问
/*wpGirl_1->setBoyFriend(spBoy);
(*wpGirl_1).setBoyFriend(spBoy);*/

// 在必要的使用可以转换成共享指针
shared_ptr<Girl> sp_girl;
sp_girl = wpGirl_1.lock();

cout << sp_girl.use_count() << endl;
// 使用完之后,再将共享指针置NULL即可
sp_girl = NULL;

当然这只是一些使用上的小例子,具体用法如下:

请看Boy类

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>

using namespace std;

class Girl;

class Boy {
public:
	Boy() {
		cout << "Boy 构造函数" << endl;
	}

	~Boy() {
		cout << "~Boy 析构函数" << endl;
	}

	void setGirlFriend(shared_ptr<Girl> _girlFriend) {
		this->girlFriend = _girlFriend;


		// 在必要的使用可以转换成共享指针
		shared_ptr<Girl> sp_girl;
		sp_girl = this->girlFriend.lock();

		cout << sp_girl.use_count() << endl;
		// 使用完之后,再将共享指针置NULL即可
		sp_girl = NULL;
	}

private:
	weak_ptr<Girl> girlFriend;
};

class Girl {
public:
	Girl() {
		cout << "Girl 构造函数" << endl;
	}

	~Girl() {
		cout << "~Girl 析构函数" << endl;
	}

	void setBoyFriend(shared_ptr<Boy> _boyFriend) {
		this->boyFriend = _boyFriend;
	}

private:
	shared_ptr<Boy> boyFriend;
};


void useTrap() {
	shared_ptr<Boy> spBoy(new Boy());
	shared_ptr<Girl> spGirl(new Girl());

	spBoy->setGirlFriend(spGirl);
	spGirl->setBoyFriend(spBoy);
}


int main(void) {
	useTrap();

	system("pause");
	return 0;
}

C++中怎么使用智能指针

在类中使用弱指针接管共享指针,在需要使用时就转换成共享指针去使用即可!

自此问题完美解决!


六、智能指针的使用陷阱

不要把一个原生指针给多个智能指针管理;

int *x = new int(10);
unique_ptr< int > up1(x);
unique_ptr< int > up2(x);
// 警告! 以上代码使up1 up2指向同一个内存,非常危险
或以下形式:
up1.reset(x);
up2.reset(x);

记得使用u.release()的返回值;
在调用u.release()时是不会释放u所指的内存的,这时返回值就是对这块内存的唯一索引,如果没有使用这个返回值释放内存或是保存起来,这块内存就泄漏了.

禁止delete 智能指针get 函数返回的指针;
如果我们主动释放掉get 函数获得的指针,那么智能 指针内部的指针就变成野指针了,析构时造成重复释放,带来严重后果!

禁止用任何类型智能指针get 函数返回的指针去初始化另外一个智能指针!
shared_ptr< int > sp1(new int(10));
// 一个典型的错误用法 shared_ptr< int > sp4(sp1.get());

关于C++中怎么使用智能指针就分享到这里了,希望以上内容可以对大家有一定的帮助,可以学到更多知识。如果觉得文章不错,可以把它分享出去让更多的人看到。

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