C++智能指针

内存泄漏

• 什么是内存泄漏，内存泄漏的危害？
  • 什么是内存泄漏：内存泄漏指因为疏忽或错误造成程序未能释放已经不再使用的内存的情况。内存泄漏并不是指内存在物理上的消失，而是应用程序分配某段内存后，因为设计错误，失去了对该段内存的控制，因而造成了内存的浪费。
  • 内存泄漏的危害：长期运行的程序出现内存泄漏，影响很大，如操作系统、后台服务等等，出现内存泄漏会导致响应越来越慢，最终卡死。

内存泄漏分类

• C/C++程序中一般我们关心两种方面的内存泄漏：
  • 堆内存泄漏(Heap leak)
    • 堆内存指的是程序执行中依据须要分配通过malloc / calloc / realloc / new等从堆中分配的一块内存，用完后必须通过调用相应的 free或者delete 删掉。假设程序的设计错误导致这部分内存没有被释放，那么以后这部分空间将无法再被使用，就会产生Heap Leak。
  • 系统资源泄漏
    • 指程序使用系统分配的资源，比方套接字、文件描述符、管道等没有使用对应的函数释放掉，导致系统资源的浪费，严重可导致系统效能减少，系统执行不稳定
  • 如何避免内存泄露
    • 工程前期良好的设计规范，养成良好的编码规范，申请的内存空间记着匹配的去释放。ps：这个理想状态。但是如果碰上异常时，就算注意释放了，还是可能会出问题。需要下一条智能指针来管理才有保证。
    • 采用RAII思想或者智能指针来管理资源。
    • 有些公司内部规范使用内部实现的私有内存管理库。这套库自带内存泄漏检测的功能选项。
    • 出问题了使用内存泄漏工具检测。ps：不过很多工具都不够靠谱，或者收费昂贵。

总结一下:

内存泄漏非常常见，解决方案分为两种：

• 事前预防型。如智能指针等。
• 事后查错型。如泄漏检测工具。

智能指针的使用及原理

• RAII
  • RAII（Resource Acquisition Is Initialization 资源获取即初始化）是一种利用对象生命周期来控制程序资源（如内存、文件句柄、网络连接、互斥量等等）的简单技术。
  • 在对象构造时获取资源，接着控制对资源的访问使之在对象的生命周期内始终保持有效，最后在对象析构的时候释放资源。借此，我们实际上把管理一份资源的责任托管给了一个对象。这种做法有两大好处：
    • 不需要显式地释放资源。
    • 采用这种方式，对象所需的资源在其生命期内始终保持有效
• 智能指针的原理

  1. RAII特性

  2. 重载operator*和opertaor->，具有像指针一样的行为。 

 智能指针

• std::auto_ptr
  • ​​​​​​​C++98版本的库中就提供了auto_ptr的智能指针

• std::unique_ptr
  • C++11中开始提供更靠谱的unique_ptr
  • unique_ptr的设计思路非常的粗暴-防拷贝，也就是不让拷贝和赋值。

• std::shared_ptr
  • ​​​​​​​C++11中开始提供更靠谱的并且支持拷贝的shared_ptr
  • shared_ptr通过引用计数支持智能指针对象的拷贝
  • shared_ptr的原理：是通过引用计数的方式来实现多个shared_ptr对象之间共享资源
    • ​​​​​​​shared_ptr在其内部，给每个资源都维护了着一份计数，用来记录该份资源被几个对象共享。
    • 在对象被销毁时(也就是析构函数调用)，就说明自己不使用该资源了，对象的引用计数减一。
    • 如果引用计数是0，就说明自己是最后一个使用该资源的对象，必须释放该资源；
    • 如果不是0，就说明除了自己还有其他对象在使用该份资源，不能释放该资源，否则其他对象就成野指针了。