C/C++语言篇：4种智能指针

C++中主要用New和Delete来分配和释放内存，但是有时候我们常常忘记Delete而造成内存泄露。为了避免这个问题，C++引入了智能指针模板类来管理动态内存。C++中智能指针有四种：auto_ptr，unique_ptr、share_ptr、weak_ptr。

1、auto_ptr（C++98的方案，C++11已放弃）

• auto_ptr要求对它拥有的指针完全占用，两个auto_ptr不能同时拥有同一个普通指针
• 例如：

auto_ptr<string> p1(new string("hello"));
auto_ptr<sting> p2;
p2 = p1;	//不会报错，但是p2会剥夺p1的拥有权
std::cout << *p1 << std::endl; //报错

• 由于auto_ptr复制时会剥夺原来指针的拥有权，导致原来的指针失效，再操作原来的指针时会出错，所以C++11中已经不再使用auto_ptr。

2、unique_ptr（替换auto_ptr）

• unique_ptr同样是独占式占有指针，为了保证安全，它不允许普通的拷贝和复制，保证了同一时间只有一个智能指针指向该对象；所以当unique_ptr被销毁时，他指向的对象也会被销毁。
• 当我们定义一个unique_ptr时，需要使用new来为其直接初始化。

3、share_ptr

• share_ptr是共享式智能指针，允许多个智能指针指向同一个对象；
• 默认创建的share_ptr是一个空指针，可以用new和make_ptr初始化，但是不能直接初始化；例如：

	share_ptr<int> p1(new int(3));	//正确
	share_ptr<int> p2 = make_ptr<int>(4);//正确
	share_ptr<int> p3 = new int(5);	//错误

• 每个share_ptr都有一个关联的引用计数器。当我们拷贝一个share_ptr时引用计数会递增；当我们给它赋新值或销毁它时，引用计数会递减。
• 当引用计数减为0时，share_ptr指向的对象会自动销毁，share_ptr指针变为空。

4、weak_ptr

• weak_ptr是一种弱指针，指向share_ptr指向的对象，不能直接访问对象。
• weak_ptr只能通过一个share_ptr或另一个weak_ptr对象来构造，它的构造和析构不会引起引用计数的变化。
• share_ptr可以直接赋值给weak_ptr，weak_ptr可以通过调用lock()函数来获得share_ptr。
• weak_ptr的引入主要是为了协助share_ptr工作，主要是解决share_ptr相互引用时的死锁问题。
  – 如果说两个share_ptr相互引用，那么这两个指针的引用计数永远都不可能下降为0，资源也就永远不会释放，造成死锁。而将一个share_ptr换成weak_ptr就可以解决死锁问题。例：

class A
{
	share_ptr<B> pb_;
};
class B
{
	share_ptr<A> pa_;
};
void fun()
{
	share_ptr<A> pa(new A());
	share_ptr<B> pb(new B());
	pa->pb_ = pb;
	pb->pa_ = pa;
	cout << pa.use_count() << endl;
	cout << pb.use_count() << endl; 
}
int main()
{
	fun();
	return 0;
}

可以看到fun中pa，pb相互引用，引用计数都是2。跳出fun函数时，pa，pb引用计数减1最终都为1，资源仍然都未被释放（析构函数未被调用）造成死锁。

• 如果把其中一个类中的share_ptr改成weak_ptr就能解决这个问题。
  我们把类A里的share_ptr pb_改为weak_ptr pb_，这样pb一开始的引用只有1，当fun函数结束时，pa引用计数为1，pb引用计数为0，B资源得到释放，同时又使pa的引用计数减为0，A资源得到释放。