C/C++:RAII和智能指针

本文深入探讨了RAII概念,一种通过类实现资源管理的思想,确保资源在生命周期的构造和析构过程中得到正确管理,避免内存泄漏。重点介绍了C++11中三种智能指针:shared_ptr, weak_ptr和unique_ptr,及其在解决资源管理问题,如异常安全性和循环引用方面的应用。

RAII是解决程序员忘记释放资源的问题

RAII是一种思想,可以通过类实现,在生命周期构造和析构,成对儿出现,不会内存泄漏。

RAII最有名应该是智能指针:


auto_ptr\red{auto\_ptr}auto_ptr 最早期的智能指针,C++98
主要解决有异常抛出时发生内存泄漏问题{\red{有异常抛出时发生内存泄漏问题}}
auto_ptr指向对象析构时,会删除所有指向该对象的auto_ptr指针,避免auto_ptr构造函数创建对象。
注意:\green{注意:}
auto_ptr实际上是管理权限的转移,此设计本身带有缺陷,建议什么情况下都不要使用。


C++11新的三类智能指针:

shared_ptr{\red{shared\_ptr}}shared_ptr
多个指针管理一个资源,记录引用次数,若引用次数为0,则析构资源。
核心思想,实例引用计数\green{实例引用计数}
注意:\green{注意:}
shared_ptr因为是实例引用计数,所以存在线程安全,循环引用问题。

weak_ptr{\red{weak\_ptr}}weak_ptr
为解决循环引用\green{循环引用}而生
后文解释如何解决循环引用问题。
指向shared_ptr管理的对象,只能通过shared_ptr构造或另一个weak_ptr构造。weak_ptr只能通过lock成员函数访问对象(C++11新增线程安全),不增加引用次数。

unique_ptr{\red{unique\_ptr}}unique_ptr:指针对象一一对应,若想改变指针指向的内容,只能使用std::move,std::reset,std::release方法,其原理也是析构原unique_str指针和资源,新建指针赋予新资源,返回指针。


智能指针循环引用:\orange{智能指针循环引用:}

类A有个成员指针shared_ptr,指向类B
类B有个成员指针shared_ptr,指向类A

现在,mian函数中,使用指针shared_ptr指针pa操作类A,使用指针shared_ptr指针pb操作类B,类A和类B的引用计数都是2。
此时pa,pb生命周期结束时,pa释放,pb释放,类A和类B的引用计数都减1,为1,则不为0不会析构。造成内存泄漏。

解决办法:\orange{解决办法:}
类内引用从shared_ptr改为weak_ptr指针即可。
main函数引用不需要改。

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