智能指针之auto_ptr

最新推荐文章于 2024-09-01 10:10:18 发布

原创最新推荐文章于 2024-09-01 10:10:18 发布 · 208 阅读

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智能指针auto_ptr是C++中用于管理动态内存的一种手段，旨在防止内存泄漏和错误的内存释放。当auto_ptr对象析构时，会自动删除其所指向的对象，确保内存得到正确释放。然而，由于所有权的唯一性，当auto_ptr对象被赋值给另一个auto_ptr时，原始对象会失去所有权，其指针将失效。这种设计虽然有助于内存管理，但也存在所有权转移导致旧智能指针提前失效的问题。

动态内存的使用很容易出现问题，因为确保在正确的时间释放内存是极其困难的。有时我们会忘记释放内存，在这种情况下就会产生内存泄漏；有时这块内存上还有其他指针指向他，我们就释放了它，在这种情况下会产生引用非法内存的指针。
内存泄漏是指堆内存的泄漏。堆，就是那些由 new 分配的内存块。

栈上的内存管理方式：
系统自动开辟           系统自动销毁

堆上的内存管理方式：
用户手动开辟           用户手动销毁

智能指针结合栈和堆的特点：
用户手动开辟           系统自动销毁

对象的生成：
先开辟内存，再调用析构函数。

对象的销毁：
先调用析构函数，再释放内存。

把指针封装成对象，当智能指针对象生存周期到了，会自动调用析构函数。
再在析构函数中把指针所指向的内存释放掉。

动态内存的管理是通过一对运算符来完成的：
new：在动态内存中为对象分配空间并返回一个指向该对象的指针。
delete：接收一个动态对象的指针，销毁该对象，并释放与之关联的内部内存。
删除一个指针p（delete p;）实际意思是删除了p所指的目标（变量或对象等），释放了它所占的堆空间，而不是删除p本身（指针p本身并没有撤销，它自己仍然存在，该指针所占内存空间并未释放），释放堆空间后，p成了空指针。

因此智能指针的作用就是为了保证使用堆上对象的时候，对象一定会被释放，但只能释放一次，并且释放后指向该对象的指针应该马上归 0。

auto_ptr：指向一个动态分配的对象指针，它的析构函数用于删除所指对象的空间，以此达到对对象生存期的控制。
设计思想：auto_ptr智能指针所有权唯一，当旧的智能指针对象赋值给新智能指针对象时，取消旧的智能指针对象的所有权，新智能指针具有这块内存的所有权。所有权：能对这块内存进行操作。

缺点：所有权转移导致旧智能指针提前失效。

如图：ap1为旧智能指针，ap2为新智能指针。

代码如下：

#include <iostream>

using namespace std;

template<typename T>
class Auto_Ptr
{
public:
	Auto_Ptr(T* ptr) :mptr(ptr){}
	Auto_Ptr(const Auto_Ptr<T>& rhs) //拷贝构造函数
	{
		mptr = rhs.mptr;
		rhs.Release();
	}
	Auto_Ptr<T>& operator=(const Auto_Ptr<T>& rhs)//赋值运算符重载函数
	{
		if (this != &rhs)
		{
			delete mptr;//delete NULL;
			mptr = rhs.mptr;
			rhs.Release();
		}
		return *this;
	}
	~Auto_Ptr()
	{
		if (mptr != NULL)
		{
			delete mptr;
		}
		mptr = NULL;
	}
	T& operator*()
	{
		return *mptr;
	}
	T* operator->()
	{
		return mptr;
	}
private:
	void Release()const
	{
		(T*)mptr = NULL;
	}
	T* mptr;
};
int main()
{
	Auto_Ptr<int> ap1 = new int;
	Auto_Ptr<int> ap2 = ap1;

	*ap1 = 20;
	return 0;
}