1. 为什么要引入智能指针
动态分配的对象在没有正确地释放时将导致内存泄漏,而智能指针可以及时、妥善地销毁动态分配的数据,并实现了明确的对象生命周期。
2.智能指针是如何实现的
智能指针是一个类,用来存储指向动态分配对象的指针,负责自动释放动态分配的对象,防止堆内存泄漏。动态分配的资源,交给一个类对象去管理,当类对象声明周期结束时,自动调用析构函数释放资源
重载了解引用运算符(*)和成员选择运算符(->),让程序员可以像使用常规指针那样使用它们。
3.unique_ptr、shared_ptr、weak_ptr用法
#include<iostream>
#include<string>
#include<memory>//智能指针
using namespace std;
/*
C++11中有unique_ptr, shared_ptr, weak_ptr等智能指针,定义在<memory>中;
可以对动态资源进行管理,在任何情况下,已构造的对象会销毁,即它的析构函数最终会被调用;
*/
/*
unique_ptr 指针:
unique_ptr是一个模板,创建的是对象,不用加*;
持有对对象的独有权,同一时刻只能有一个unique_ptr绑定给定的对象(通过禁止拷贝语义、只有移动语义来实现);
unique_ptr生命周期:从指针创建开始,直到离开作用域就释放;
离开作用域时,若其指向对象,则这个对象被销毁,默认使用delete操作,用户也可以指定其他操作;
*/
void test03_01()
{
unique_ptr<int> up1(new int(11));//创建智能指针对象,创建up1,指向new出来的堆区空间;
cout << "*up1= " << *up1 << endl; //11 //重载了operator*();
//unique_ptr<int> up2 = up1; //原来要用拷贝构造,但是使用了智能指针后,up1就是唯一的能指向堆区这块空间的指针,自动禁用了拷贝构造,不能拷贝一个up2也指向这块空间;
unique_ptr<int> up2 = move(up1); //但是可以使用移动构造,相当于把这块内存给了up2指针,而up1就不能再使用了,还是有唯一性的;
cout << "*up2= " << *up2 << endl;
//cout << "*up1= " << *up1 << endl;//转移给up2后,up1就变成野指针了,不能再使用
}
class Test03_01
{
public:
~Test03_01()
{
cout << "析构函数的调用" << endl;
}
};
void test03_02()
{
unique_ptr<Test03_01> up3(new Test03_01); //无需手动释放
up3 = nullptr; //或者NULL //也可以手动释放,直接指向空;
up3.reset();//手动释放,用reset()实现;//可以连续手动释放多次,只会析构一次,不会出现多次释放同一个空间
//p.reset(); //释放p中内置的指针指向的空间
//p.reset(q.d); //将p中内置指针换为q,并且用d来释放p之前所指的空间
cout << endl;
//如果是自动释放,在这里要离开这个作用域了,才会调用析构函数;
}
void test03_03()
{
unique_ptr<int> up1(new int(11));
up1.reset();//如果是无参,作用是显式释放堆区内存
up1.reset(new int(22)); //如果有参,就是先释放原来的内存,再重新给up1绑定一块新的堆区内存;
cout << "*up1= " << *up1 << endl;
int *p = up1.release();//释放控制权,但不释放堆区内存,就是把这块内存给到*p,up1就不再有控制权了,就变成野指针了;
cout << "*p= " << *p << endl;
delete p;//*p不是智能指针,需要手动释放了;
}
/*
shared_ptr 指针:
和unique相反,shared_ptr允许多个智能指针的对象共享同一块堆区分配的内存,通过引用计数实现;
如果最后一个这样的指针被销毁,也就是计数器变成0了,这个对象才会被自动删除;
*/
void test03_04()
{
shared_ptr<int> sp1(new int(8));
shared_ptr<int> sp2 = sp1; //可以调用拷贝构造,sp2和sp1都绑定堆区空间;
cout << "计数器1 = " << sp1.use_count() << " 计数器2 = " << sp2.use_count() << endl; //2 2
cout << "*sp1 = " << *sp1 << " *sp2 = " << *sp2 << endl; //8 8
sp1.reset();//sp1被释放,只是释放sp1和堆区空间的绑定,计数器减1,只要没有到0,堆区空间就不会被释放;
cout << "计数器1 = " << sp1.use_count() << " 计数器2 = " << sp2.use_count() << endl; //0 1
cout << "*sp2 = " << *sp2 << endl; //8
sp2.reset();//sp1被释放,计数器减到0,堆区空间也被释放
cout << "计数器1 = " << sp1.use_count() << " 计数器2 = " << sp2.use_count() << endl; //0 0
}
/*
weak_ptr 指针:
配合shared_ptr使用,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计数的变化;
没有重载*和->,但可以使用lock获得一个可用的shared_ptr对象;
weak_ptr可以指向shared_ptr指针指向的内存空间,但是并不拥有该内存;
如果使用weak_ptr的成员lock,则可返回其指向内存的一个shared_ptr对象,且在所指向内存已经无效时,返回空值nullptr;
*/
void test03_05()
{
shared_ptr<int> sp1(new int(6));
shared_ptr<int> sp2 = sp1; //2个指针变量绑定同一块内存
weak_ptr<int> wp = sp1; //3个指针变量绑定同一块内存
cout << "计数器1 = " << sp1.use_count()
<< " 计数器2 = " << sp2.use_count()
<< " 计数器3 = " << wp.use_count() << endl; //2 2 2 //wp不绑定堆区内存,所以只有2个计数器
shared_ptr<int> sp3 = wp.lock(); //使用lock获得一个可用的shared_ptr对象
cout << "计数器1 = " << sp1.use_count()
<< " 计数器2 = " << sp2.use_count()
<< " 计数器3 = " << wp.use_count()
<< " 计数器4 = " << sp3.use_count() << endl; //3 3 3 3
cout << "*sp1 = " << *sp1 << " *sp2 = " << *sp2 << " *sp3 = " << *sp3 << endl; //6 6 6
//cout << "*wp = " << *wp << endl; //wp没有和堆区内存绑定,不能用wp操作内存;
sp1.reset();
cout << "计数器1 = " << sp1.use_count()
<< " 计数器2 = " << sp2.use_count()
<< " 计数器3 = " << wp.use_count()
<< " 计数器4 = " << sp3.use_count() << endl; //0 2 2 2
sp2.reset();
cout << "计数器1 = " << sp1.use_count()
<< " 计数器2 = " << sp2.use_count()
<< " 计数器3 = " << wp.use_count()
<< " 计数器4 = " << sp3.use_count() << endl; //0 0 1 1
sp3.reset();
cout << "计数器1 = " << sp1.use_count()
<< " 计数器2 = " << sp2.use_count()
<< " 计数器3 = " << wp.use_count()
<< " 计数器4 = " << sp3.use_count() << endl; //0 0 0 0
wp.reset();//上述操作已经可以使得堆区空间被释放,这里可加也可不加;
shared_ptr<int> tmp = wp.lock(); //如果堆区空间已经释放,则用wp.lock()创建的对象返回nullptr;
if (tmp == nullptr)
{
cout << "堆区空间已经释放" << endl;
}
}
int main()
{
test03_01();
test03_02();
test03_03();
test03_04();
test03_05();
system("pause");
return 0;
}