【c++ 】智能指针

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🎈 智能指针

🎈  auto_ptr

🎈  unique_ptr

🎈  shared_ptr(共享指针)

🎈  weak_ptr（弱指针）

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🎈 智能指针

        裸指针：直接用new返回的指针，强大灵活，但是需要开发者全程维护。

        智能指针：将裸指针开辟的堆空间交给智能指针管理，能够“自动释放所指向的对象内存”。用来帮助我们进行动态分配对象(new出来的对象)的生命周期的管理。能够有效防止内存泄漏。

C++标准库std提供四种智能指针：

• auto_ptr（自动管理）C++98，已经被unique_ptr取代。

• unique_ptr（独占式指针）C++11，同一时间内，只有一个指针指向该对象。

• shared_ptr（共享指针）C++11，共享式指针。多个指针指向同一个对象，最后一个指针被销毁时，这个对象会被销毁。

• weak_ptr（弱指针）C++11，用来辅助shared_ptr。

🎈  auto_ptr

        auto_ptr用于c++98，是C++11之前的智能指针，c++11中已经被unique_ptr所取代，因为unique_ptr更为严谨。

格式：auto_ptr<类型>对象名（指针对象）

// 定义智能指针
auto_ptr<Test> test(new Test);

atuo_ptr其问题所在：

• 复制和赋值都会 改变atuo_ptr所指向资源的所有权；

• 不支持对象数组的操作；

• 在 STL 容器中使用auto_ptr存在重大风险，因为容器内的元素必需支持可复制和可赋值；

🎈  unique_ptr

        unique_ptr(唯一指针)

        唯一指针也被称为独占式指针，是受限制的共享指针，绑定一个指针指向对象。当对象被销毁时，会在其析构函数中删除原始指针。

特性：

• 两个指针不能指向同一个资源。

• 保存指向某个对象的指针，当它本身离开作用域时会自动释放它指向的对象。

• 无法进行左值unique_ptr复制构造，也无法进行左值复制赋值操作，但允许临时右值赋值构造和赋值。

        格式：unique_ptr<类型>对象名（指针对象）

       
    unique_ptr<Test> test(new Test);

    unique_ptr<int[]> array(new int[5]);//对象数组

🎈  shared_ptr(共享指针)

        shared_ptr智能指针可以在任何地方都不使用时，自动删除相关指针，从而帮助彻底消除内存泄漏和悬空指针的问题。 ​ 它遵循共享所有权的概念，即不同的 shared_ptr 对象可以与相同的指针相关联，并在内部使用引用计数机制来实现这一点。

shared_ptr 对象在内部指向两个内存位置：

        指向对象的指针。

        用于控制引用计数数据的指针，新的shared_ptr在与对象相关联时，其构造函数将与此指针关联的引用计数增加1;当shared_ptr没在作用域时，其构造函数将与此指针关联的引用计数减1。当引用计数为0时，自动调用delete函数释放该内存空间。

shared_ptr成员函数：

• use_count（） 绑定的指针个数。

• unique（） 返回是否是独占所有权( use_count 为 1)

• swap（shared_ptr对象） 交换两个 shared_ptr 对象(即交换所拥有的对象)

• reset（） 放弃内部对象的所有权或拥有对象的变更。

• get（） 返回内部对象(指针)的地址,。

🎈  weak_ptr（弱指针）

        协助共享指针工作，解决共享指针循环引用的时候会造成资源得不到释放的问题。与共享指针一起使用，作为共享指针的备份，弱指针的存在，不影响共享指针的释放。使用weak_ptr 来打破循环引用，它与一个 shared_ptr 绑定，但却不参与引用计数的计算。

        （1）用shared_ptr进行初始化

        （2）成员函数expired

        （3）用于判断shared_ptr是否被释放

        示例程序：

#include "iostream"
using namespace std;
class Son;
class Father
{
public:
    ~Father()
    {
        cout << "Father释放资源" << endl;
    }
    weak_ptr<Son>son;//弱指针
};
class Son
{
public:
    ~Son()
    {
        cout << "Son释放资源" << endl;
    }
    weak_ptr<Father>father;//弱指针
};
int main()
{
    Father* father2 = new Father();
    Son* son2 = new Son();
    shared_ptr<Father>father1(father2);
    shared_ptr<Son>son1(son2);
    father2->son = son1;
    son2->father = father1;
    cout << "与Father绑定的共享指针的个数：" << father1.use_count() << endl;
    cout << "与Son绑定的共享指针的个数：" << son1.use_count() << endl;
    return 0;
}

        执行程序结果：

与Father绑定的共享指针的个数：1
与Son绑定的共享指针的个数：1
Son释放资源
Father释放资源