c++11新特性-智能指针

1. 智能指针的概念及原理

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1.1 什么是智能指针

智能指针RAII(Resource Acquisition Is Initialization)，是一种利用对象的生命周期来管理资源的技术。如果我们采用传统的new/delete来申请和释放资源，如果忘记调用delete，或者在调用delete之前程序抛出异常，都会导致内存泄漏问题，如代码1.1，Func函数中的new p2和Div都可能抛异常，导致后面的delete没有执行从而引发内存泄漏，采用智能指针对资源进行管理，能够杜绝这类问题。

代码1.1：因异常引发的内存泄漏

int Div(int a, int b)
{
   
	if (b == 0) {
   
        throw "除0错误";
    } else {
   
        return a / b;
    }
}
 
void Func()
{
   
	int* p1 = new int[5];
	int* p2 = new int[5];
 
	// 这里Div函数会抛异常，main函数会捕获异常，delete[]没有执行，引发内存泄漏
	int ret = Div(5, 0);
 
	delete[] p1;
	delete[] p2;
}
 
int main()
{
   
	try {
   
		Func();
	} catch (std::exception& e) {
   
		std::cout << e.what() << std::endl;
	} catch (...) {
   
		std::cout << "未知错误" << std::endl;
	}
 
	return 0;
}

智能指针是一个类，在对象构造时调用构造函数获取资源，在对象生命周期内，保证资源不被释放，在对象生命周期结束时，编译器自动调用析构函数来释放资源。这就相当于，将管理资源的责任移交给了对象，这样即使程序抛出异常也不存在内存泄漏，因为捕获异常往往跳出函数体，执行流会离开对象的作用域，对象生命周期结束，编译器自动调用析构函数释放了资源。

采用智能指针管理资源，有如下优点：
1> 将资源管理的责任转移给智能指针对象，不用显示地释放资源，杜绝了异常安全问题。
2> 保证对象管理的资源在其生命周期内有效。
代码1.2定义了一种简易的智能指针SmartPtr，在其析构函数中会对资源进行释放。因为申请的资源可能是通过new T、new T[n]、malloc(…)这几种方法的任意之一来申请的，每种方式申请的资源需要不同的关键字/函数来释放资源，否则程序可能会崩溃。

因此，需要一个模板参数Del，这个模板参数用于接收仿函数，以匹配不同的资源释放方式。我们默认采用delete的方式释放资源，C++标准库中提供的智能指针，如果不显示给定仿函数来定义释放资源的方式，也是默认delete释放资源。

代码1.2：智能指针的简易实现 – SmartPtr

template<class T>
struct Delete
{
   
	void operator()(T* ptr) {
    delete ptr;}
};
 
template<class T>
struct DeleteArray
{
   
	void operator()(T* ptr) {
    delete[] ptr; }
};
 
template<class T>
struct Free
{
   
	void operator()(T* ptr) {
    free(ptr); }
};
 
template<class T, class Del = Delete<T>>