【C++】智能指针

zkf&

于 2025-02-13 21:34:46 发布

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分类专栏： C++ 文章标签： c++ 开发语言

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前言

本篇为C++最后一篇，我们来一起看看智能指针的内容，来明白智能指针的原理，以及用途.

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5.shared_ptr和weak_ptr

5.1shared_ptr循环引用问题

5.2weak_ptr

6.shared_ptr的线程安全问题

7.C++11和boost中智能指针的关系

1.智能指针的使用场景分析

下⾯程序中我们可以看到，new了以后，我们也delete了，但是因为抛异常导，后⾯的delete没有得到执⾏，所以就内存泄漏了，所以我们需要new以后捕获异常，捕获到异常后delete内存，再把异常抛出，但是因为new本⾝也可能抛异常，连续的两个new和下⾯的Divide都可能会抛异常，让我们处理起来很⿇烦。智能指针放到这样的场景⾥⾯就让问题简单多了。

double Divide ( int a, int b)

{

// 当 b == 0 时抛出异常

if (b == 0 )

{

throw "Divide by zero condition!" ;

}

else

{

return ( double )a / ( double )b;

}

}

void Func ()

{

// 这⾥可以看到如果发⽣除 0 错误抛出异常，另外下⾯的 array 和 array2 没有得到释放。

// 所以这⾥捕获异常后并不处理异常，异常还是交给外⾯处理，这⾥捕获了再重新抛出去。

// 但是如果 array2new 的时候抛异常呢，就还需要套⼀层捕获释放逻辑，这⾥更好解决⽅案

// 是智能指针，否则代码太戳了

int * array1 = new int [ 10 ];

int * array2 = new int [ 10 ]; // 抛异常呢

try

{

int len, time;

cin >> len >> time;

cout << Divide (len, time) << endl;

}

catch (...)

{

cout << "delete []" << array1 << endl;

cout << "delete []" << array2 << endl;

delete [] array1;

delete [] array2;

throw ; // 异常重新抛出，捕获到什么抛出什么

}

// ...

cout << "delete []" << array1 << endl;

delete [] array1;

cout << "delete []" << array2 << endl;

delete [] array2;

}

int main ()

{

try

{

Func ();

}

catch ( const char * errmsg)

{

cout << errmsg << endl;

}

catch ( const exception& e)

{

cout << e. what () << endl;

}

catch (...)

{

cout << " 未知异常 " << endl;

}

return 0 ;

}

2.RAII和智能指针的设计思路

RAII是Resource Acquisition Is Initialization的缩写，他是⼀种管理资源的类的设计思想，本质是

⼀种利⽤对象⽣命周期来管理获取到的动态资源，避免资源泄漏，这⾥的资源可以是内存、⽂件指

针、⽹络连接、互斥锁等等。RAII在获取资源时把资源委托给⼀个对象，接着控制对资源的访问，

资源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，这样保障了资源的正常

释放，避免资源泄漏问题。

智能指针类除了满⾜RAII的设计思路，还要⽅便资源的访问，所以智能指针类还会想迭代器类⼀

样，重载 operator*/operator->/operator[] 等运算符，⽅便访问资源。

template < class T >

class SmartPtr

{

public :

// RAII

SmartPtr (T* ptr)

:_ptr(ptr)

{}

~ SmartPtr ()

{

cout << "delete[] " << _ptr << endl;

delete [] _ptr;

}

// 重载运算符，模拟指针的⾏为，⽅便访问资源

T& operator *()

{

return *_ptr;

}

T* operator ->()

{

return _ptr;

}

T& operator []( size_t i)

{

return _ptr[i];

}

private :

T* _ptr;

};

double Divide ( int a, int b)

{

// 当 b == 0 时抛出异常

if (b == 0 )

{

throw "Divide by zero condition!" ;

}

else

{

return ( double )a / ( double )b;

}

}

void Func ()

{

// 这⾥使⽤ RAII 的智能指针类管理 new 出来的数组以后，程序简单多了

SmartPtr< int > sp1 = new int [ 10 ];

SmartPtr< int > sp2 = new int [ 10 ];

for ( size_t i = 0 ; i < 10 ; i++)

{

sp1[i] = sp2[i] = i;

}

int len, time;

cin >> len >> time;

cout << Divide (len, time) << endl;

}

int main ()

{

try

{

Func ();

}

catch ( const char * errmsg)

{

cout << errmsg << endl;

}

catch ( const exception& e)

{

cout << e. what () << endl;

}

catch (...)

{

cout << " 未知异常 " << endl;

}

return 0 ;

}