C++|智能指针

目录

引入

一、智能指针的使用及原理

1.1RAII

1.2智能指针原理

1.3智能指针发展

1.3.1std::auto_ptr

1.3.2std::unique_ptr

1.3.3std::shared_ptr 

二、循环引用问题及解决方法

2.1循环引用

2.2解决方法 

三、删除器

四、C++11和boost中智能指针的关系 

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引入

回顾上一篇章，学习了异常机制，但面临了一种情况还没有解决，就是异常带来的内存泄漏，如下：

#include <iostream>
using namespace std;


double Division(int a, int b)
{
	// 当b == 0时抛出异常
	if (b == 0)
		throw "Division by zero condition!";//抛出的异常是字符串
	else
		return ((double)a / (double)b);
}
void Func() 
{
    int* p = new int[1];
    int len, time;
    cin >> len >> time;

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

    delete[] p;

}

int main() {
    try 
    {
        Func();
    }
    catch (const char* errmsg) 
    {
        cout << "Caught in main: " << errmsg << endl;
    }
    return 0;
}

调用Division函数时，若抛出异常，最终是被main函数中的catch所捕获，直接进入到main函数中的catch中了，但是，delete[] p不会被执行了 ，导致的问题就是内存泄漏。那么可以通过智能指针来解决这个问题

一、智能指针的使用及原理

1.1RAII

RAII是一种利用对象生命周期来控制程序资源的简单技术。在对象构造时获取对象资源，接着控制对资源的访问使之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由编译器顺带释放资源。实际上把控资源就是管理对象。

这种做法体现的优势是：

• 不需要显示地释放资源
• 采用这种方式，对象所需的资源在其生命期内始终保持有效

RAII是一种设计思想，而智能指针正是采用了这种思想。

RAII思想设计： 

#include <iostream>
using namespace std;

// 使用RAII思想设计的SmartPtr类
template<class T>
class SmartPtr {
public:
	SmartPtr(T* ptr = nullptr)
		:_ptr(ptr)
	{}

	~SmartPtr()
	{
		if (_ptr)
			delete _ptr;
	}

private:
	T* _ptr;
};
double Division(int a, int b)
{
	// 当b == 0时抛出异常
	if (b == 0)
		throw "Division by zero condition!";//抛出的异常是字符串
	else
		return ((double)a / (double)b);
}
void Func()
{
	int* p = new int[1];
	int len, time;
	cin >> len >> time;

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

	SmartPtr<int> sp(p);//当Division抛异常时，会被main函数中的catch捕获，那么程序会直接跳到main函数所在的catch
	//对此了，Func函数的栈帧会自动销毁，对于内置类型会自动释放，对于自定义类型而言会去调用它的析构函数
	//所以sp会去调用析构函数，同时释放了p的资源

}

int main() {
	try
	{
		Func();
	}
	catch (const char* errmsg)
	{
		cout << "Caught in main: " << errmsg << endl;
	}
	return 0;
}

输出结果：

1.2智能指针原理

上述的SmartPtr虽然是通过RAII思想设计的类，但还不能真正称作为智能指针，因为它还不有指针的行为。指针可以解引用，也可以通过->去访问所指空间的内容，因此还需要重载*和->。

#include <iostream>
using namespace std;
template<class T>
class SmartPtr {
public:
	SmartPtr(T* ptr = nullptr)
		: _ptr(ptr)
	{}
	~SmartPtr()
	{
		if (_ptr)
			delete _ptr;
	}

	T& operator*()
	{
		return *_ptr;
	}
	T* operator->()
	{
		return _ptr;
	}
private:
	T* _ptr;
};
struct Date
{
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	SmartPtr<int> sp1(new int);
	*sp1 = 10;
	cout << *sp1 << endl;

	SmartPtr<Date> sparray(new Date);

	sparray->_year = 2024;
	sparray->_month = 7;
	sparray->_day = 7;

	cout << (*sparray)._year << ":" << (*sparray)._month << ":" << (*sparray)._day << endl;

	return 0;
}

输出结果：