C++ 智能指针

C++智能指针主要是在普通指针的基础上封装了一层，使得使用者对指针的使用更加方便和放心，在使用的过程中不用担心指针因为释放问题而导致的异常。在C++11中，智能指针主要有三种：shared_ptr<T> ptr, unique_ptr<T> ptr, weak_ptr<T> ptr;

     shared_ptr<T> ptr的初始化可以通过以下几种方式：

     1）shared_ptr<T> ptr = make_shared<T>(args); //args的参数形式和T的构造函数一致。

     2）shared_ptr<T> ptr(q); //q可以是一个智能指针或者普通指针（转换成T*的也行，比如&v），还能是一块新分配的内存。

     3）shared_ptr<T> ptr = q; //q可以是智能指针或者一般指针，但不能是一块新分配的内存。

     4）shared_ptr<T> ptr(u); //u是一个unique_ptr，此时u被被置位null，ptr指向u之前所指向的对象。

     5）shared_ptr<T> ptr(q, d); //和方法2）类似，但是会用新的删除函数d取代delete

     但是智能指针最好不要和不同指针混着用。

     其它一些操作，如：

    1）ptr = q;     //ptr指向q指向的对象，q必须是智能指针。ptr和q的模版类型不一定要完全一样，只要可以从q的模版类型转向ptr的模版类型即可。此时ptr原来指向的对象引用计数减1，q指向的对象引用计数加1。

    2）ptr.unique();//返回ptr所指向的对象引用数是否为1。

    3）p.use_count(); //后者返回ptr所指向对象引用数。

    与一般指针相比，shared_ptr主要可以用来防止内存泄漏和悬挂指针：

    1）内存泄漏是指动态分配的内存被遗忘释放了，导致这块内存一直不能被回收，一般较难检测出来，除非泄漏的内存非常多导致程序内存不够用了。如果使用普通指针，就可能导致这个问题，比如：T *p = new T(); T *p= new T(); 此时p第一次指向的内存块就泄漏了。还有一种情况也可能导致内存泄漏：

          T* f(T arg)

           {

              T *ptr = new T(arg); 

              ...;

           }          //此时如果ptr不主动释放他所指向的内存，等到出了函数f的范畴，ptr指向的空间就会出现内存泄漏。

    而智能指针本身也是一个对象，它有自己的析构函数，当智能指针失效时，它会自动调用析构函数，删除自身，并将所指向对象的引用值减1，引用值为0就会删除所指向对象。

    2）悬挂指针是指向一块内存空间，这块内存空间之前保存一个对象，但是后来因为delete其他指针时被删除了，此时该指针就是悬挂指针。而使用智能指针，当删除一个智能指针时，首先将指向对象的引用值减1，如果此时引用值为0才会删除该对象。

    ptr.reset(); //是指ptr不再指向之前所指向的对象。

    ptr.reset(q); //是指ptr不在指向之前所指向的对象，转而指向q所对应或指向的空间。

    ptr.reset(q, d); //同上，只是用d替换了delete函数，在必要时，会调用d删除之前所指向的对象。

    使用智能指针需要注意以下几点：

    1）不要使用不同指针初始化或者reset多个智能指针。

    2）不要delete从get()返回的指针。

    3）不要使用get()返回的指针去初始化其它智能指针。

    4）如果使用了get()，需要注意，智能指针将所指空间内容删除时，会使得get()返回的对象指针成为悬挂指针。

    unique_ptr<T> ptr是一个可以保证只有一个unique_ptr指针指向一个对象，它的初始化方法只要有以下几种：

    1）unique_ptr<T> ptr(q); //q可以是一块新分配的内存或者普通指针。

    2）unique_ptr<T, D> ptr = ...; 和shared_ptr不同，unique_ptr需要指定自定义删除函数类型的指针。

    ptr.release(); //此时ptr不再指向之前所指向的对象，并返回之前所指向对象的指针，调用这个函数的时候，最好（务必）将函数的返回值存到某个指针，不然就内存泄漏了。

    shared_ptr和unique_ptr几个相同的函数：

    1）p; //用p作为条件判断指针p是否为空。

    2）*p; //取p所指向的对象引用。

    3） p->mem; //访问p所指对象的成员变量。

    4）p.get(); //返回所指对象的普通指针。

    weak_ptr顾名思义，弱指针，将一个shared_ptr绑定到weak_ptr不会影响shared_ptr所指向对象的引用数。他主要有以下几个方法：

    1）weak_ptr<T> w = sp; 以及 w = sp; //将一个share_ptr绑定到weak_ptr。

    2）weak_ptr<T> w(sp); //同上。

    3）reset(); //释放绑定的sp;

    4）use_count(); //所指对象的引用数。

    5）expired(); //判断use_count()是否为0。0返回true，否则返回false。

    6）lock(); //返回所绑定的一个shared_ptr，如果已经不存在，则返回一个空的shared_ptr。