c++中的智能指针

一、为什么需要智能指针

智能指针是为了解决动态内存的使用很容易出错的问题。c++原始的动态内存管理是通过new和delete这一对运算符来完成的，但是它们的使用经常容易出错。总的来说，它们有以下三个常见的问题：

1、忘记delete内存

这样常常导致人们所说的“内存泄漏”问题，因为这种内存永远不可能归还和释放，而且这种问题只有等程序运行很长时间，等内存耗尽之后才能检测到。看下面的一个例子：

Foo *factory(T arg)
{
    return new Foo(arg);
}

void use_factory(T arg)
{
    Foo *p = factory(arg);
    // 使用p,但是不delete它
    // p离开了它的作用域，但是它指向的内存没有释放；
}

factory函数在堆上申请Foo大小的空间，use_factory使用这块空间，但是离开了use_factory函数体之前，并没有释放这块空间，因为p是唯一指向这块空间的指针，一旦use_factory函数返回，没人会知道这块空间到底是什么，这样导致这块空间的地址丢失，使这块空间永远无法释放。

2、使用已经释放掉的对象

当我们delete一个指针之后，指针值变为无效了，但是这个指针任然保留着之前的地址。为了防止我们再使用这个无效的地址，一般有两种做法：一种是利用作用域，在这个作用域之内释放掉内存，离开了作用域就无法再访问这个指针；另一种是将这个指针设置为nullprt。但是第二种做法还是具有潜在的问题：

int *p(new int(42));
auto q = p;
delete p;
p = nullptr;

这样在delete p之后也将p设置为nullptr,但是这样就万事大吉了吗？不是的，我们还可以通过q访问这个无效的地址。。。

3、对同一块内存释放两次

当有两个指针指向同一个动态分配的对象时，就会出现这样的问题。

二、智能指针的用法

智能指针有四种：auto_ptr, shared_ptr, unique_ptr, weak_ptr。C++11中支持后三种。
shared_ptr与unique_ptr共享的操作

shared_ptr独有的操作

unique_ptr独有的操作

weak_ptr独有的操作

简单来说shared_ptr指向某一个对象，可以和多个shared_ptr共同指向同一个对象，他们共同维持一个引用计数，当引用计数为0,说明没有shared_ptr指向这个对象，不需要他了，就自动释放内存。
unique_ptr是“独占一个对象”，当它被销毁，它所指的对象也被销毁。
weak_ptr是相对于shared_ptr而言的，如果说shared_ptr是“铁丝”绑在对象上，那么weak_ptr就是“棉线”粘在对象上的，不会增加shared_ptr的引用计数，最后一个shared_ptr要释放该对象，即使有weak_ptr指向它，也会进行释放，不会考虑weak_ptr的感受。。

三、智能指针就真的安全吗？

智能指针很好用，但是它也不是绝对安全的，我们要知道其中的陷阱。

1、不要混合使用普通指针和智能指针

void process(shared_ptr<int> ptr)
{
    //使用ptr
    // ptr离开作用域，被销毁
}

int *x(new int(1024));
process(x);//错误，不能将int*转化成shared_ptr
process(shared ptr<int>(x));//可以，但是会释放内存
int j = x; // 未定义，x是一个空悬指针

在这里，process(shared ptr (x))将普通指针显示构造了一个临时的shared_ptr，此时它的引用计数为1。离开了这个函数体之后，这个临时的shared_ptr会被销毁，此时引用计数为0，所以也会把x这块区域给销毁。。

2、不要使用get初始化另一个智能指针或为智能指针赋值

shared_ptr <int> p(new int(42));
int *q = p.get();
{   
    //新的作用域

    //独立创建一个临时的shared_ptr
    shared_ptr<int> (q);
}

int foo = *p;// 未定义：p指向的内存已经被销毁了

在这里，p,q指向相同的内存区域，但是因为他们是独立创建的，因此各自的引用计数为1。离开作用域之后会被销毁。导致p指向的内存区域无效。

一些tips:
1. 不适用相同的内置指针值初始化多个职能指针
2. 不delete get（）返回的指针；
3. 不使用get() 初始化或reset()另一个智能指针；
4. 如果使用了get()返回的指针，记住当最后一个对应的智能指针销毁后，你的指针就变为无效了；
5. 如果你使用的智能指针管理的资源不是new分配的内存，记住传递给它一个删除器。