auto_ptr使用介绍

1 auto_ptr使用介绍

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!

使用建议:

  1. 尽可能不要将auto_ptr 变量定义为全局变量或指针。
  2. 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。
  3. C++11 后auto_ptr 已经被“抛弃”,已使用unique_ptr替代!

示例代码如下:

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

using namespace std;

//auto_ptr< Test> t(new Test());  //忠告1: 智能指针不要定义为全局变量

class Test
{
public:
    Test() {
        cout << "Test is construct" << endl;
        debug = 1; 
    }

    ~Test() { cout << "Test is destruct" << endl; }

    int getDebug() {
        return debug;
    }

private:
    int debug;
};

//用  法:    auto_ptr<类型> 变量名(new 类型)

void memory_leak_demo1() {
    auto_ptr< Test> t(new Test());

    //忠告3: 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;
    //t1 = t;

    //auto_ptr<Test>* tp = new auto_ptr<Test>(new Test()); //忠告2: 不要定义指向智能指针对象的指针变量

    //在使用智能指针访问对象时,使用方式和普通指针一样
    cout<< "-> debug: "<<t->getDebug()<< endl;
    cout << "* debug: " << (*t).getDebug() << endl;

    //Test* tmp = t.get();
    //cout << "get debug: " << tmp->getDebug() << endl;

    //release 取消指针指针对动态内存的托管,之前分配的内存必须手动释放
    //Test*  tmp = t.release();  
    //delete 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
    //t.reset();
    t.reset(new Test());
    
    if(0){
        Test* t1 = new Test();
        t1->getDebug();
    }

    return;

}


int memory_leak_demo2() {
    //Test* t = new Test();
    auto_ptr< Test> t(new Test());

    /***********************************************
     * 程序执行一段复杂的逻辑,假设尝试从一个必须存在
     * 的文件中读取某些数据,而文件此时不存在
     ************************************************/
    {
        throw exception("文件不存在");
    }
    
    //delete t;
    return 0;
}


int main()
{
    memory_leak_demo1();

    /*try {
        memory_leak_demo2();
    }
    catch (exception e) {
        cout << "catch exception: " << e.what() << endl;
    }*/

    system("pause");
    return 0;
}

auto_ptr的源码如下,虽然不能完全看懂还是贴在这里:

#if _HAS_AUTO_PTR_ETC
// CLASS TEMPLATE auto_ptr
template <class _Ty>
class auto_ptr;

template <class _Ty>
struct auto_ptr_ref { // proxy reference for auto_ptr copying
    explicit auto_ptr_ref(_Ty* _Right) : _Ref(_Right) {}

    _Ty* _Ref; // generic pointer to auto_ptr ptr
};

template <class _Ty>
class auto_ptr { // wrap an object pointer to ensure destruction
public:
    using element_type = _Ty;

    explicit auto_ptr(_Ty* _Ptr = nullptr) noexcept : _Myptr(_Ptr) {}

    auto_ptr(auto_ptr& _Right) noexcept : _Myptr(_Right.release()) {}

    auto_ptr(auto_ptr_ref<_Ty> _Right) noexcept {
        _Ty* _Ptr   = _Right._Ref;
        _Right._Ref = nullptr; // release old
        _Myptr      = _Ptr; // reset this
    }

    template <class _Other>
    operator auto_ptr<_Other>() noexcept { // convert to compatible auto_ptr
        return auto_ptr<_Other>(*this);
    }

    template <class _Other>
    operator auto_ptr_ref<_Other>() noexcept { // convert to compatible auto_ptr_ref
        _Other* _Cvtptr = _Myptr; // test implicit conversion
        auto_ptr_ref<_Other> _Ans(_Cvtptr);
        _Myptr = nullptr; // pass ownership to auto_ptr_ref
        return _Ans;
    }

    template <class _Other>
    auto_ptr& operator=(auto_ptr<_Other>& _Right) noexcept {
        reset(_Right.release());
        return *this;
    }

    template <class _Other>
    auto_ptr(auto_ptr<_Other>& _Right) noexcept : _Myptr(_Right.release()) {}

    auto_ptr& operator=(auto_ptr& _Right) noexcept {
        reset(_Right.release());
        return *this;
    }

    auto_ptr& operator=(auto_ptr_ref<_Ty> _Right) noexcept {
        _Ty* _Ptr   = _Right._Ref;
        _Right._Ref = 0; // release old
        reset(_Ptr); // set new
        return *this;
    }

    ~auto_ptr() noexcept {
        delete _Myptr;
    }

    _NODISCARD _Ty& operator*() const noexcept {
#if _ITERATOR_DEBUG_LEVEL == 2
        _STL_VERIFY(_Myptr, "auto_ptr not dereferencable");
#endif // _ITERATOR_DEBUG_LEVEL == 2

        return *get();
    }

    _NODISCARD _Ty* operator->() const noexcept {
#if _ITERATOR_DEBUG_LEVEL == 2
        _STL_VERIFY(_Myptr, "auto_ptr not dereferencable");
#endif // _ITERATOR_DEBUG_LEVEL == 2

        return get();
    }

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

    _Ty* release() noexcept {
        _Ty* _Tmp = _Myptr;
        _Myptr    = nullptr;
        return _Tmp;
    }

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

        _Myptr = _Ptr;
    }

private:
    _Ty* _Myptr; // the wrapped object pointer
};

2 auto_ptr的弊端

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 主要有如下几个问题:

  • 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。
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <vector>

using namespace std;

int main() {

	//弊端1. auto_ptr 被C++11 抛弃的主要理由 p1= p2 ,复制或赋值都会改变资源的所有权
	auto_ptr<string> p1(new string("I 'm martin."));
	auto_ptr<string> p2(new string("I 'm rock."));
	printf("p1: %p\n", p1.get());
	printf("p2: %p\n", p2.get());

	p1 = p2;
	printf("after p1 = p2\n");
	printf("p1: %p\n", p1.get());
	printf("p2: %p\n", p2.get());

	//弊端2. 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)。
	vector<auto_ptr<string>> va;
	auto_ptr<string> p3(new string("I 'm p3."));
	auto_ptr<string> p4(new string("I 'm p4."));

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

	cout <<"va[0]: "<< *va[0] << endl;
	cout <<"va[1]: "<< *va[1] << endl;

	//风险来啦
	va[0] = va[1];
	cout << "va[0]: " << *va[0] << endl;
	cout << "va[1]: " << *va[1] << endl;

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

	//auto_ptr 陷阱,不能把同一段内存交给多个auto_ptr 变量去管理
	/*{
		auto_ptr<string> p2;

		string* str = new string("智能指针的内存管理陷阱");
		p2.reset(str);
		{
			auto_ptr<string> p1;
			p1.reset(str);
		}
		cout <<"str: " << *p2 << endl;
	}*/
	


	system("pause");
	return 0;
}

所以,C++11用更严谨的unique_ptr 取代了auto_ptr!


参考资料:

  1. C/C++从入门到精通-高级程序员之路【奇牛学院】
<think>首先,用户的问题是:“哪里有问题”,指的是他们提供的C++代码中的问题。代码是一个自定义的auto_ptr类模板,类似于C++标准库中的auto_ptr,但实现有缺陷。 我需要分析代码中的问题: 1. **构造函数**:`auto_ptr(const T*& ptr) : _ptr(ptr) {}` - 这里参数是`const T*&`,即一个指向常量T的指针的引用。但通常,auto_ptr应该管理一个指向非常量对象的指针,因为auto_ptr负责删除它。 - 更大的问题是:参数是引用,但用户传递的是`new int(1)`,这是一个右值(临时对象)。在C++中,不能将右值绑定到非const引用。所以这会导致编译错误。 2. **拷贝构造函数**:`auto_ptr(const auto_ptr<T>& ap) : _ptr(ap._ptr) {}` - 这是一个浅拷贝。auto_ptr应该转移所有权,所以当拷贝时,源对象应该放弃所有权。否则,多个auto_ptr会指向同一个对象,导致重复删除。 - 在C++标准中,auto_ptr的拷贝构造函数会转移所有权,使源对象变为null。 3. **拷贝赋值运算符**:`auto_ptr<T> operator=(const auto_ptr<T>& ap)` - 返回类型是`auto_ptr<T>`,但通常应该返回引用:`auto_ptr<T>&`。 - 实现是`_ptr = ap._ptr; return _ptr;`,但`_ptr`是T*,而返回类型是auto_ptr<T>,所以需要构造一个临时对象。这会导致所有权问题。 - 更重要的是,它没有检查自赋值,也没有释放当前资源。赋值时,应该先删除当前管理的对象(如果有),然后接管新对象的所有权。 - 同样,这里没有转移所有权;源对象仍然持有指针,导致重复删除。 4. **析构函数**:`~auto_ptr() { std::cout << "~auto_ptr[]" << _ptr << std::endl; delete _ptr; }` - 删除指针是正确的,但如果指针为null,delete是安全的。 - 问题在于,如果多个auto_ptr共享同一个指针(由于浅拷贝),析构时会导致多次删除,引发未定义行为。 5. **main函数中的使用**: - 创建了四个auto_ptr对象,每个管理一个new int。 - 当这些对象离开作用域时,析构函数会被调用。但由于拷贝构造函数和赋值运算符没有正确实现所有权转移,如果对象被拷贝,问题会更明显。 - 在main中,没有显示拷贝,但构造函数有问题:传递new int(1)到`const T*&`参数会导致编译错误,因为不能绑定右值到非const引用。 主要问题总结: - 构造函数参数类型错误:不能接受右值。 - 拷贝语义错误:没有实现所有权转移,导致浅拷贝和潜在的双重删除。 - 赋值运算符实现不当:没有释放现有资源,没有处理所有权转移。 - 没有移动语义(但C++98中auto_ptr没有移动语义,只有拷贝)。 在C++中,auto_ptr已被弃用,因为它有所有权转移的语义,容易出错。更好的做法是使用unique_ptr。 现在,我需要用中文回答,因为用户指定了“请使用中文回答问题”。 回答后,必须提出3-5个相关问题,以“§§相关问题§§”开头,然后列出问题。问题应该基于用户的问题和我的回答。 回答结构: 1. 解释代码中的问题。 2. 提供修复建议。 3. 输出相关问题。 相关问题示例: - 如何修复auto_ptr的实现? - auto_ptr和unique_ptr有什么区别? - 为什么C++中auto_ptr被弃用? - 如何实现资源管理类? - 拷贝构造函数和赋值运算符在资源管理中的作用? 确保相关问题数量在3-5个。 最终输出格式: - 回答内容。 - 一行“§§相关问题§§” - 然后1. 2. 3. ... 相关问题,用数字列表。 禁止换行分散,所以相关问题应该连续输出。</think>### 代码问题分析 您提供的C++代码实现了一个自定义的`auto_ptr`类模板,但存在多个严重问题,主要涉及所有权管理、资源泄漏和未定义行为。以下逐一分析: 1. **构造函数参数类型错误**: - 构造函数定义为 `auto_ptr(const T*& ptr)`,参数是常量指针的引用(`const T*&`)。这会导致编译错误,因为您传递的是右值(如 `new int(1)`),而C++不允许将右值绑定到非const引用。应改为 `auto_ptr(T* ptr)` 以接受指针值。 2. **拷贝语义未实现所有权转移**: - 拷贝构造函数和赋值运算符执行浅拷贝(`_ptr = ap._ptr`),但未转移所有权。这会导致多个`auto_ptr`对象共享同一指针,当它们析构时,同一内存被多次删除(双重释放),引发未定义行为(如程序崩溃)。标准`auto_ptr`的拷贝操作应转移所有权,并将源对象置空。 - 具体问题: - 拷贝构造函数中,源对象`ap`的指针未被置空。 - 赋值运算符中,未检查自赋值,也未释放当前管理的资源(`delete _ptr`)。返回类型错误(应为 `auto_ptr<T>&` 而不是 `auto_ptr<T>`),且未处理所有权转移。 3. **析构函数潜在风险**: - 析构函数直接 `delete _ptr`,但如果指针为null或已被删除,可能导致未定义行为。虽然`delete nullptr`是安全的,但代码未确保在所有权转移后指针被置空。 4. **main函数中的资源泄漏风险**: - 由于拷贝语义错误,如果`ip1`等对象被拷贝(如 `auto_ptr<int> ip5 = ip1;`),会导致双重删除。即使未显式拷贝,错误的构造函数也可能使对象创建失败。 ### 修复建议 - **构造函数**:改为 `explicit auto_ptr(T* ptr) : _ptr(ptr) {}` 以接受右值指针。 - **拷贝构造函数**:实现所有权转移,例如: ```cpp auto_ptr(auto_ptr<T>& ap) : _ptr(ap.release()) {} // 转移后置空源对象 ``` - **赋值运算符**:先释放当前资源,再接管新资源: ```cpp auto_ptr<T>& operator=(auto_ptr<T>& ap) { if (this != &ap) { delete _ptr; // 释放现有资源 _ptr = ap.release(); // 转移所有权 } return *this; } ``` - **添加辅助函数**:如 `T* release()` 来释放所有权。 - **整体改进**:避免使用`auto_ptr`(已在C++11弃用),改用`std::unique_ptr`。
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