10分钟掌握C++中的智能指针和异常处理

一、智能指针

常规指针的缺点：

当一个常规指针离开了作用域时，只有该指针变量所占用的内存空间(4字节/8字节)被释放，而它所指向的内存空间不会被释放，当free\delete\delete[] 语句无法执行或者忘记执行时就会导致内存泄露

智能指针的优点：

智能指针是一个封装了常规指针的类类型对象，封装了 * -> 运算符
当智能指针离开了作用域时，它的析构函数就会自动执行，析构函数中执行了常规指针的释放操作，从而做到了自动释放内存的效果，避免了内存泄露

智能指针与常规指针的相同点：

智能指针虽然是类对象，但是它重载了* -> ，因此在使用时可以像常规指针一样使用

C++STL中提供了四个智能指针：

auto_ptr \ unique_ptr \ shared_ptr \ weak_ptr

其中C++98只有第一个，C++11中只支持后三个，第一个被弃用了，使用会产生警告
需要提供头文件 < memory >

1、auto_ptr

采用独占式拥有模式，不能同时有多个auto_ptr指向同一个资源，但是又不能完全限制指向操作，因此有隐患，并且不能放入容器

auto_ptr<类型> p1(new 类型(初始值));
cout << *p1 << endl;    //访问内存
auto_ptr<类型> p2;
p2 = p1;    //不报错，p1转移所有权给p2
cout << *p1 << endl;    //空指针解引用

2、unique_ptr 独享指针

相当于auto_ptr的升级版本，完全实现了独占式拥有模式，保证同一时间内只有一个unique_ptr指向某一个资源，通过把拷贝构造函数、赋值操作函数声明为delete来实现无法转移的效果

unique_ptr<类型> p1(new 类型(初始值));
cout << *p1 << endl;    //访问内存
unique_ptr<类型> p2;
p2 = p1;    //报错
p2 = unique_ptr<string>(new string("xixi"));    //不报错，允许临时对象的赋值
unique_ptr<string> p3;
p3 = move(p1);  //p1NULL p3指向原p1内存

注意：如果想要转移使用权，可以使用C++标准库move进行

3、shared_ptr 共享指针

采用共享式拥有模式，让多个shared_ptr同时指向相同资源

当shared_ptr指向某个资源时，在内部有资源的一个引用计数，并且+1
当有别的shared_ptr指向该资源时，原来的引用计数+1
当一个shared_ptr离开了作用域时，所指向的资源的引用计数-1，并放弃指向
或者当调用了reset成员函数时，放弃指向资源，引用计数-1
当该资源的引用计数为0时，最后一个shared_ptr在结束前自动释放资源内存

相关成员函数：

use_count() 返回引用计数的数量
unique()    返回是否独占资源
reset()     放弃对资源的指向
swap()      标准库函数，交换两个指针的指向
get()       返回内部对象(指针)

shared_ptr的循环引用问题：

当有两个类，都有可以指向对方类型的共享指针成员变量时，并且在类外分别通过另外两个共享指针指向new出来的这两个类对象，并且让它们内部的共享指针成员变量分别指向对方类对象，此时就构成了shared_ptr的循环引用死锁，无论如何都无法调用两个类对象的析构函数，导致内存泄露

4、weak_ptr 弱引用指针

weak_ptr是为了配合shared_ptr而引入的一种智能指针，它指向一个由shared_ptr管理的资源，但是不影响该资源的生命周期，也即是weak_ptr指向一个由shared_ptr管理的资源时，shared_ptr的引用计数不会改变
无论是否有weak_ptr指向，一旦指向资源的shared_ptr计数为0，资源就释放，weak_ptr更像是shared_ptr的助手
因此当shared_ptr因为循环引用产生死锁问题时，把其中一个类的shared_ptr成员变量变为 weak_ptr 即可解决问题

二、C++的异常处理

1、什么是异常：

当代码出错时，停止执行，返回一个数据
C语言中调用者只能通过使用、接收返回值的方式处理错误、异常
C++中可以接收自己返回或者系统返回的返回值，根据返回数据的类型，从而则执行不同的错误、异常处理语句

2、如何抛异常

 throw 数据;

数据可以是任何类型，不要去抛局部变量的地址或引用

3、如何捕获异常

try{
    //可能会产生异常的代码或者函数调用
}catch(类型名& 变量名){
    //处理错误
}

4、异常说明

返回值 函数名(参数列表) throw(类型1,类型2,...)
{

}

异常说明相当于该函数的限制或者承诺，只能抛出说明过的异常类型，如果函数抛出了异常说明外的异常类型，运行时无法捕获并会产生运行错误

5、标准异常

C++中已经定义好的异常类，当对应的异常发生后，会自动抛出定义好的异常类对象

exception 该异常是所有标准C++异常的父类，能捕获所有的标准异常
bad_alloc 该异常可以通过 new 抛出(内存不够)，如果时C++11，会抛出它子类std::bad_array_new_length
bad_cast 该异常可以通过 dynamic_cast 抛出
bad_exception 这在处理 C++ 程序中无法预期的异常时非常有用
bad_typeid 该异常可以通过 typeid 抛出
logic_error 理论上可以通过读取代码来检测到的异常

6、自定义异常类

class YHError
{   
    string time;
    string file;
    string func;
    size_t line;
    string erro;
public:
    YHError(const string& time,const string& file,const string& func,const size_t& line,const string& erro):time(time),file(file),func(func),line(line),erro(erro) {}
};

7、使用异常需要注意的问题

1、不要返回局部变量、对象的地址，但可以返回临时对象
2、建议都用引用的方式进行捕获异常，否则会构造、拷贝两次
3、不要在构造函数、析构函数抛异常
4、如果存在父子类异常，先捕获子类类型，再捕获父类类型