effective c++条款13-17 “以对象管理资源”之shared_ptr浅析

顾名思义，boost::shared_ptr是可以共享所有权的智能指针

模板类接口设计：注意shared_ptr的几种构造函数的差异

namespace boost {
class bad_weak_ptr: public std::exception;
template<class T> class weak_ptr;
template<class T> class shared_ptr {
public:
typedef T element_type;
shared_ptr(); // never throws
template<class Y> explicit shared_ptr(Y * p);
template<class Y, class D> shared_ptr(Y * p, D d);
template<class Y, class D, class A> shared_ptr(Y * p, D d, A a);
~shared_ptr(); // never throws
shared_ptr(shared_ptr const & r); // never throws
template<class Y> shared_ptr(shared_ptr<Y> const & r); // never throws
template<class Y> shared_ptr(shared_ptr<Y> const & r, T * p); // never throws
template<class Y> explicit shared_ptr(weak_ptr<Y> const & r);
template<class Y> explicit shared_ptr(std::auto_ptr<Y> & r);
shared_ptr & operator=(shared_ptr const & r); // never throws
template<class Y> shared_ptr & operator=(shared_ptr<Y> const & r); // never throws
template<class Y> shared_ptr & operator=(std::auto_ptr<Y> & r);
void reset(); // never throws
template<class Y> void reset(Y * p);
template<class Y, class D> void reset(Y * p, D d);
template<class Y, class D, class A> void reset(Y * p, D d, A a);
template<class Y> void reset(shared_ptr<Y> const & r, T * p); // never throws
T & operator*() const; // never throws
T * operator->() const; // never throws
T * get() const; // never throws
bool unique() const; // never throws
long use_count() const; // never throws
operator unspecified-bool-type() const; // never throws
void swap(shared_ptr & b); // never throws
};
template<class T, class U>
bool operator==(shared_ptr<T> const & a, shared_ptr<U> const & b); // never throws
template<class T, class U>
bool operator!=(shared_ptr<T> const & a, shared_ptr<U> const & b); // never throws
template<class T, class U>
bool operator<(shared_ptr<T> const & a, shared_ptr<U> const & b); // never throws
template<class T> void swap(shared_ptr<T> & a, shared_ptr<T> & b); // never throws
template<class T> T * get_pointer(shared_ptr<T> const & p); // never throws
template<class T, class U>
shared_ptr<T> static_pointer_cast(shared_ptr<U> const & r); // never throws
template<class T, class U>
shared_ptr<T> const_pointer_cast(shared_ptr<U> const & r); // never throws
template<class T, class U>
shared_ptr<T> dynamic_pointer_cast(shared_ptr<U> const & r); // never throws
template<class E, class T, class Y>
std::basic_ostream<E, T> & operator<<(std::basic_ostream<E, T> & os, shared_ptr<Y> const & p);
template<class D, class T>
D * get_deleter(shared_ptr<T> const & p);
}

让我们通过一个例子看看它的基本用法：

#include <string>
#include <iostream>
#include <boost/shared_ptr.hpp>


class implementation
{
public:
    ~implementation() { std::cout <<"destroying implementation\n"; }
    void do_something() { std::cout << "did something\n"; }
};


void test()
{
    boost::shared_ptr<implementation> sp1(new implementation());
    std::cout<<"The Sample now has "<<sp1.use_count()<<" references\n";


    boost::shared_ptr<implementation> sp2 = sp1;
    std::cout<<"The Sample now has "<<sp2.use_count()<<" references\n";
    
    sp1.reset();
    std::cout<<"After Reset sp1. The Sample now has "<<sp2.use_count()<<" references\n";


    sp2.reset();
    std::cout<<"After Reset sp2.\n";
}


void main()
{
    test();
}

该程序的输出结果如下：

The Sample now has 1 references
The Sample now has 2 references
After Reset sp1. The Sample now has 1 references
destroying implementation
After Reset sp2.

可以看到，boost::shared_ptr指针sp1和sp2同时拥有了implementation对象的访问权限，且当sp1和sp2都释放对该对象的所有权时，其所管理的的对象的内存才被自动释放。在共享对象的访问权限同时，也实现了其内存的自动管理。

boost::shared_ptr的内存管理机制：

boost::shared_ptr的管理机制其实并不复杂，就是对所管理的对象进行了引用计数，当新增一个boost::shared_ptr对该对象进行管理时，就将该对象的引用计数加一；减少一个boost::shared_ptr对该对象进行管理时，就将该对象的引用计数减一，如果该对象的引用计数为0的时候，说明没有任何指针对其管理，才调用delete释放其所占的内存。

上面的那个例子可以的图示如下：

sp1对implementation对象进行管理，其引用计数为1 
增加sp2对implementation对象进行管理，其引用计数增加为2 
sp1释放对implementation对象进行管理，其引用计数变为1 
sp2释放对implementation对象进行管理，其引用计数变为0，该对象被自动删除 
boost::shared_ptr的特点：

boost::shared_ptr可以共享对象的所有权，因此其使用范围基本上没有什么限制（还是有一些需要遵循的使用规则，下文中介绍），自然也可以使用在stl的容器中。另外它还是线程安全的，这点在多线程程序中也非常重要。

boost::shared_ptr的使用规则：
boost::shared_ptr并不是绝对安全，下面几条规则能使我们更加安全的使用boost::shared_ptr：

避免对shared_ptr所管理的对象的直接内存管理操作，以免造成该对象的重释放
shared_ptr并不能对循环引用的对象内存自动管理（这点是其它各种引用计数管理内存方式的通病）。
不要构造一个临时的shared_ptr作为函数的参数。
如下列代码则可能导致内存泄漏：
void test()
{
    foo(boost::shared_ptr<implementation>(new    implementation()),g());
}
正确的用法为：
void test()
{
    boost::shared_ptr<implementation> sp    (new implementation());
    foo(sp,g());
}