【C++】—— 智能指针

一、为什么需要智能指针

我们先来看一段代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <exception>
using namespace std;

void Test()
{
	int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int)* 100);
	int* p = new int;
	
	vector<int> v1(1000000000, 10);
	vector<int> v2(10, 10);
	//v2[10] = 20;

		free(tmp);
		delete p;
}
int main()
{
	try
	{
		Test();
	}
	catch (const exception& e)
	{
		cout << e.what() << endl;
	}
	catch (...)
	{
		cout << "未知错误" << endl;
	}
	return 0;
}

问题分析：上面的问题分析出来我们发现有以下两个问题？
1.由于抛出异常之后的跳转， malloc和new出来的空间，没有进行释放，存在内存泄漏的问题。
2. 异常安全问题。如果在malloc和free之间如果存在抛异常，那么还是有内存泄漏。这种问题就叫异常安全，异常介绍可参见博客 C++ 异常

二、智能指针的使用及原理

2.1 RAII

RAII（Resource Acquisition Is Initialization）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。

//设计一个SmartPtr类
template<class T>
class SmartPtr
{
public:
	SmartPtr(T* ptr = nullptr)
		:_ptr(ptr)
	{}
	~SmartPtr()
	{
		if (_ptr)
			delete _ptr;
		cout << "~SmatrPtr()" << endl;
	}
private:
	T* _ptr;
};

void Test()
{
	int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int)* 100);
	//将tmp指针委托给sp对象，让sp对象帮助tmp指针管理空间，直到tmp指针被销毁
	SmartPtr<int> sp(tmp);
	//vector<int> v(100000000, 10);
	string s = "程序出错";
	throw s;

	free(tmp);
}
int main()
{
	try
	{
		Test();
	}
	catch (string& s)
	{
		cout << s << endl;
	}
	catch (...)
	{
		cout << "未知错误" << endl;
	}
	return 0;
}

• 这里我们看到虽然在抛出异常后程序跳转至catch处，在抛出异常处后面的代码并未执行，但是由于将tmp的空间交给对象sp管理，在程序执行完之后，对象会自动调用析构函数清理资源，此时指针tmp的空间得到了正确的释放，这就是智能指针的用处。
• 两种情况都会调用析构函数：
• 1、程序正常走完，出了作用域，sp对象被销毁调用析构函数清理资源
• 2、程序抛出异常，跳出作用域到catch处，此时出了作用域sp对象被销毁调用析构函数清理资源

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