文章目录
- 1.基本用法
- 2.更多细节
- 3.智能指针的删除器
- 4.weak_ptr
一、智能指针unique_ptr
unique_ptr独享它指向的对象，也就是说，同时只有一个unique_ptr指向同一个对象，当这个unique_ptr被销毁时，指向的对象也随即被销毁。
包含头文件：#include <memory>
template <typename T, typename D = default_delete<T>>
class unique_ptr
{
public:
explicit unique_ptr(pointer p) noexcept; // 不可用于转换函数。
~unique_ptr() noexcept;
T& operator*() const; // 重载*操作符。
T* operator->() const noexcept; // 重载->操作符。
unique_ptr(const unique_ptr &) = delete; // 禁用拷贝构造函数。
unique_ptr& operator=(const unique_ptr &) = delete; // 禁用赋值函数。
unique_ptr(unique_ptr &&) noexcept; // 右值引用。
unique_ptr& operator=(unique_ptr &&) noexcept; // 右值引用。
// ...
private:
pointer ptr; // 内置的指针。
};
第一个模板参数T：指针指向的数据类型。
第二个模板参数D：指定删除器，缺省用delete释放资源。
1.基本用法
class AA
{
public:
string m_name;
AA() { cout << m_name << "调用构造函数AA()。\n"; }
AA(const string & name) : m_name(name) { cout << "调用构造函数AA("<< m_name << ")。\n"; }
~AA() { cout << m_name << "调用了析构函数~AA(" << m_name << ")。\n"; }
};
1）初始化
方法一：
unique_ptr<AA> p0(new AA("西施")); // 分配内存并初始化。
方法二：
unique_ptr<AA> p0 = make_unique<AA>("西施"); // C++14标准。
unique_ptr<int> pp1=make_unique<int>(); // 数据类型为int。
unique_ptr<AA> pp2 = make_unique<AA>(); // 数据类型为AA，默认构造函数。
unique_ptr<AA> pp3 = make_unique<AA>("西施"); // 数据类型为AA，一个参数的构造函数。
unique_ptr<AA> pp4 = make_unique<AA>("西施",8); // 数据类型为AA，两个参数的构造函数。
方法三（不推荐）：
AA* p = new AA("西施");
unique_ptr<AA> p0(p); // 用已存在的地址初始化。
2）使用方法
- 智能指针重载了*和->操作符，可以像使用指针一样使用unique_ptr。
- 不支持普通的拷贝和赋值。
AA* p = new AA("西施");
unique_ptr<AA> pu2 = p; // 错误，不能把普通指针直接赋给智能指针。
unique_ptr<AA> pu3 = new AA("西施"); // 错误，不能把普通指针直接赋给智能指针。
unique_ptr<AA> pu2 = pu1; // 错误，不能用其它unique_ptr拷贝构造。
unique_ptr<AA> pu3;
pu3 = pu1; // 错误，不能用=对unique_ptr进行赋值。- 不要用同一个裸指针初始化多个unique_ptr对象。
- get()方法返回裸指针。
- 不要用unique_ptr管理不是new分配的内存。
- 用于函数的参数
传引用（不能传值，因为unique_ptr没有拷贝构造函数）。
裸指针。
4）不支持指针的运算（+、-、++、–）
2.更多技巧
1）将一个unique_ptr赋给另一个时，如果源unique_ptr是一个临时右值，编译器允许这样做；如果源unique_ptr将存在一段时间，编译器禁止这样做。一般用于函数的返回值。
unique_ptr<int> func()
{
return unique_ptr<int>(new int{100});
}
unique_ptr<int> UnPtr1 = func();//OK
unique_ptr<int> UnPtr2;
UnPtr2=func();//OK
unique_ptr<AA> p0;
p0 = unique_ptr<AA>(new AA ("西瓜"));
2）用nullptr给unique_ptr赋值将释放对象，空的unique_ptr==nullptr。
3）release()释放对原始指针的控制权，将unique_ptr置为空，返回裸指针。（可用于把unique_ptr传递给子函数，子函数将负责释放对象）
4）std::move()可以转移对原始指针的控制权。（可用于把unique_ptr传递给子函数，子函数形参也是unique_ptr）
5）reset()释放对象。
void reset(T * _ptr= (T *) nullptr);
pp.reset(); // 释放pp对象指向的资源对象。
pp.reset(nullptr); // 释放pp对象指向的资源对象
pp.reset(new AA("bbb")); // 释放pp指向的资源对象，同时指向新的对象。
6）swap()交换两个unique_ptr的控制权。
void swap(unique_ptr<T> &_Right);
7）unique_ptr也可象普通指针那样，当指向一个类继承体系的基类对象时，也具有多态性质，如同使用裸指针管理基类对象和派生类对象那样。
8）unique_ptr不是绝对安全，如果程序中调用exit()退出，全局的unique_ptr可以自动释放，但局部的unique_ptr无法释放。
unique_ptr<int> ptrGlobal = make_unique<int>(100);//可以释放
int main()
{
unique_ptr<int> ptrlocal = make_unique<int>(100);//无法释放
exit(0);
}
9）unique_ptr提供了支持数组的具体化版本。
// unique_ptr<int[]> parr1(new int[3]); // 不指定初始值。
unique_ptr<int[]> parr1(new int[3]{ 33,22,11 }); // 指定初始值。
cout << "parr1[0]=" << parr1[0] << endl;
cout << "parr1[1]=" << parr1[1] << endl;
cout << "parr1[2]=" << parr1[2] << endl;
unique_ptr<AA[]> parr2(new AA[3]{string("西施"), string("冰冰"), string("幂幂")});
cout << "parr2[0].m_name=" << parr2[0].m_name << endl;
cout << "parr2[1].m_name=" << parr2[1].m_name << endl;
cout << "parr2[2].m_name=" << parr2[2].m_name << endl;
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
class AA
{
public:
string m_name;
AA() { cout << m_name << "调用构造函数AA()。\n"; }
AA(const string & name) : m_name(name) { cout << "调用构造函数AA("<< m_name << ")。\n"; }
~AA() { cout << "调用了析构函数~AA(" << m_name << ")。\n"; }
};
// 函数func1()需要一个指针，但不对这个指针负责。
void func1(const AA* a) {
cout << a->m_name << endl;
}
// 函数func2()需要一个指针，并且会对这个指针负责。
void func2(AA* a) {
cout << a->m_name << endl;
delete a;
}
// 函数func3()需要一个unique_ptr，不会对这个unique_ptr负责。
void func3(const unique_ptr<AA> &a) {
cout << a->m_name << endl;
}
// 函数func4()需要一个unique_ptr，并且会对这个unique_ptr负责。
void func4(unique_ptr<AA> a) {
cout << a->m_name << endl;
}
int main()
{
unique_ptr<AA> pu(new AA("西施"));
cout << "开始调用函数。\n";
//func1(pu.get()); // 函数func1()需要一个指针，但不对这个指针负责。
//func2(pu.release()); // 函数func2()需要一个指针，并且会对这个指针负责。
//func3(pu); // 函数func3()需要一个unique_ptr，不会对这个unique_ptr负责。
func4(move(pu)); // 函数func4()需要一个unique_ptr，并且会对这个unique_ptr负责。
cout << "调用函数完成。\n";
if (pu == nullptr) cout << "pu是空指针。\n";
}
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
class AA
{
public:
string m_name;
AA() { cout << m_name << "调用构造函数AA()。\n"; }
AA(const string & name) : m_name(name) { cout << "调用构造函数AA("<< m_name << ")。\n"; }
~AA() { cout << "调用了析构函数~AA(" << m_name << ")。\n"; }
};
int main()
{
//AA* parr1 = new AA[2]; // 普通指针数组。
AA* parr1 = new AA[2]{ string("西施"), string("冰冰") };
//parr1[0].m_name = "西施1";
//cout << "parr1[0].m_name=" << parr1[0].m_name << endl;
//parr1[1].m_name = "西施2";
//cout << "parr1[1].m_name=" << parr1[1].m_name << endl;
//delete [] parr1;
unique_ptr<AA[]> parr2(new AA[2]); // unique_ptr数组。
//unique_ptr<AA[]> parr2(new AA[2]{ string("西施"), string("冰冰") });
parr2[0].m_name = "西施1";
cout << "parr2[0].m_name=" << parr2[0].m_name << endl;
parr2[1].m_name = "西施2";
cout << "parr2[1].m_name=" << parr2[1].m_name << endl;
}
二、智能指针shared_ptr
1.基本用法
shared_ptr的构造函数也是explicit，但是，没有删除拷贝构造函数和赋值函数。
1）初始化
方法一：
shared_ptr<AA> p0(new AA("西施")); // 分配内存并初始化。
方法二：
shared_ptr<AA> p0 = make_shared<AA>("西施"); // C++11标准，效率更高。
shared_ptr<int> pp1=make_shared<int>(); // 数据类型为int。
shared_ptr<AA> pp2 = make_shared<AA>(); // 数据类型为AA，默认构造函数。
shared_ptr<AA> pp3 = make_shared<AA>("西施"); // 数据类型为AA，一个参数的构造函数。
shared_ptr<AA> pp4 = make_shared<AA>("西施",8); // 数据类型为AA，两个参数的构造函数。
方法三：
AA* p = new AA("西施");
shared_ptr<AA> p0(p); // 用已存在的地址初始化。
方法四：
shared_ptr<AA> p0(new AA("西施"));
shared_ptr<AA> p1(p0); // 用已存在的shared_ptr初始化，计数加1。
shared_ptr<AA> p1=p0; // 用已存在的shared_ptr初始化，计数加1。
2）使用方法
- 智能指针重载了*和->操作符，可以像使用指针一样使用shared_ptr。
- use_count()方法返回引用计数器的值。
- unique()方法，如果use_count()为1，返回true，否则返回false。
- shared_ptr支持赋值，左值的shared_ptr的计数器将减1，右值shared_ptr的计算器将加1。
- get()方法返回裸指针。
- 不要用同一个裸指针初始化多个shared_ptr。
- 不要用shared_ptr管理不是new分配的内存。
3）用于函数的参数
4）不支持指针的运算（+、-、++、–）
2.更多细节
1）用nullptr给shared_ptr赋值将把计数减1，如果计数为0，将释放对象，空的shared_ptr==nullptr。
2）std::move()可以转移对原始指针的控制权。还可以将unique_ptr转移成shared_ptr。（反之不可以）
3）reset()改变与资源的关联关系。
pp.reset(); // 解除与资源的关系，资源的引用计数减1。
pp. reset(new AA("bbb")); // 解除与资源的关系，资源的引用计数减1。关联新资源。
4）swap()交换两个shared_ptr的控制权。
void swap(shared_ptr<T> &_Right);
5）shared_ptr也可象普通指针那样，当指向一个类继承体系的基类对象时，也具有多态性质，如同使用裸指针管理基类对象和派生类对象那样。
6）shared_ptr不是绝对安全，如果程序中调用exit()退出，全局的shared_ptr可以自动释放，但局部的shared_ptr无法释放。
7）shared_ptr提供了支持数组的具体化版本。
8）shared_ptr的线程安全性：
- shared_ptr的引用计数本身是线程安全（引用计数是原子操作）。
- 多个线程同时读同一个shared_ptr对象是线程安全的。
- 如果是多个线程对同一个shared_ptr对象进行读和写，则需要加锁。
- 多线程读写shared_ptr所指向的同一个对象，不管是相同的shared_ptr对象，还是不同的shared_ptr对象，也需要加锁保护。
9）如果unique_ptr能解决问题，就不要用shared_ptr。unique_ptr的效率更高，占用的资源更少。
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
class AA
{
public:
string m_name;
AA() { cout << m_name << "调用构造函数AA()。\n"; }
AA(const string & name) : m_name(name) { cout << "调用构造函数AA("<< m_name << ")。\n"; }
~AA() { cout << "调用了析构函数~AA(" << m_name << ")。\n"; }
};
int main()
{
shared_ptr<AA> pa0(new AA("西施a")); // 初始化资源西施a。
shared_ptr<AA> pa1 = pa0; // 用已存在的shared_ptr拷贝构造，计数加1。
shared_ptr<AA> pa2 = pa0; // 用已存在的shared_ptr拷贝构造，计数加1。
cout << "pa0.use_count()=" << pa0.use_count() << endl; // 值为3。
shared_ptr<AA> pb0(new AA("西施b")); // 初始化资源西施b。
shared_ptr<AA> pb1 = pb0; // 用已存在的shared_ptr拷贝构造，计数加1。
cout << "pb0.use_count()=" << pb0.use_count() << endl; // 值为2。
pb1 = pa1; // 资源西施a的引用加1，资源西施b的引用减1。
pb0 = pa1; // 资源西施a的引用加1，资源西施b的引用成了0，将被释放。
cout << "pa0.use_count()=" << pa0.use_count() << endl; // 值为5。
cout << "pb0.use_count()=" << pb0.use_count() << endl; // 值为5。
}
3.智能指针的删除器
在默认情况下，智能指针过期的时候，用delete原始指针; 释放它管理的资源。
程序员可以自定义删除器，改变智能指针释放资源的行为。
删除器可以是全局函数、仿函数和Lambda表达式，形参为原始指针。
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
class AA
{
public:
string m_name;
AA() { cout << m_name << "调用构造函数AA()。\n"; }
AA(const string & name) : m_name(name) { cout << "调用构造函数AA("<< m_name << ")。\n"; }
~AA() { cout << "调用了析构函数~AA(" << m_name << ")。\n"; }
};
void deletefunc(AA* a) { // 删除器，普通函数。
cout << "自定义删除器（全局函数）。\n";
delete a;
}
struct deleteclass // 删除器，仿函数。
{
void operator()(AA* a) {
cout << "自定义删除器（仿函数）。\n";
delete a;
}
};
auto deleterlamb = [](AA* a) { // 删除器，Lambda表达式。
cout << "自定义删除器（Lambda）。\n";
delete a;
};
int main()
{
shared_ptr<AA> pa1(new AA("西施a"), deletefunc);
//shared_ptr<AA> pa2(new AA("西施b"), deleteclass());
//shared_ptr<AA> pa3(new AA("西施c"), deleterlamb);
//unique_ptr<AA,decltype(deletefunc)*> pu1(new AA("西施1"), deletefunc);
// unique_ptr<AA, void (*)(AA*)> pu0(new AA("西施1"), deletefunc);
//unique_ptr<AA, deleteclass> pu2(new AA("西施2"), deleteclass());
//unique_ptr<AA, decltype(deleterlamb)> pu3(new AA("西施3"), deleterlamb);
}
4.weak_ptr
shared_ptr内部维护了一个共享的引用计数器，多个shared_ptr可以指向同一个资源。
如果出现了循环引用的情况，引用计数永远无法归0，资源不会被释放。
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
class BB;
class AA
{
public:
string m_name;
AA() { cout << m_name << "调用构造函数AA()。\n"; }
AA(const string & name) : m_name(name) { cout << "调用构造函数AA("<< m_name << ")。\n"; }
~AA() { cout << "调用了析构函数~AA(" << m_name << ")。\n"; }
shared_ptr<BB> m_p;
};
class BB
{
public:
string m_name;
BB() { cout << m_name << "调用构造函数BB()。\n"; }
BB(const string& name) : m_name(name) { cout << "调用构造函数BB(" << m_name << ")。\n"; }
~BB() { cout << "调用了析构函数~BB(" << m_name << ")。\n"; }
shared_ptr<AA> m_p;
};
int main()
{
shared_ptr<AA> pa = make_shared<AA>("西施a");
shared_ptr<BB> pb = make_shared<BB>("西施b");
pa-> m_p = pb;
pb->m_p = pa;
}
weak_ptr 是为了配合shared_ptr而引入的，它指向一个由shared_ptr管理的资源但不影响资源的生命周期。
也就是说，将一个weak_ptr绑定到一个shared_ptr不会改变shared_ptr的引用计数。
不论是否有weak_ptr指向，如果最后一个指向资源的shared_ptr被销毁，资源就会被释放。
weak_ptr更像是shared_ptr的助手而不是智能指针。
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
class BB;
class AA
{
public:
string m_name;
AA() { cout << m_name << "调用构造函数AA()。\n"; }
AA(const string & name) : m_name(name) { cout << "调用构造函数AA("<< m_name << ")。\n"; }
~AA() { cout << "调用了析构函数~AA(" << m_name << ")。\n"; }
weak_ptr<BB> m_p;
};
class BB
{
public:
string m_name;
BB() { cout << m_name << "调用构造函数BB()。\n"; }
BB(const string& name) : m_name(name) { cout << "调用构造函数BB(" << m_name << ")。\n"; }
~BB() { cout << "调用了析构函数~BB(" << m_name << ")。\n"; }
weak_ptr<AA> m_p;
};
int main()
{
shared_ptr<AA> pa = make_shared<AA>("西施a");
shared_ptr<BB> pb = make_shared<BB>("西施b");
cout << "pa.use_count()=" << pa.use_count() << endl;
cout << "pb.use_count()=" << pb.use_count() << endl;
pa->m_p = pb;
pb->m_p = pa;
cout << "pa.use_count()=" << pa.use_count() << endl;
cout << "pb.use_count()=" << pb.use_count() << endl;
}
如何使用weak_ptr ?
weak_ptr没有重载 ->和 *操作符，不能直接访问资源。
有以下成员函数：
1）operator=(); // 把shared_ptr或weak_ptr赋值给weak_ptr。
2）expired(); // 判断它指资源是否已过期（已经被销毁）。
3）lock(); // 返回shared_ptr，如果资源已过期，返回空的shared_ptr。
4）reset(); // 将当前weak_ptr指针置为空。
5）swap(); // 交换。
weak_ptr不控制对象的生命周期，但是，它知道对象是否还活着。
用lock()函数把它可以提升为shared_ptr，如果对象还活着，返回有效的shared_ptr，如果对象已经死了，提升会失败，返回一个空的shared_ptr。
提升的行为（lock()）是线程安全的。
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
class BB;
class AA
{
public:
string m_name;
AA() { cout << m_name << "调用构造函数AA()。\n"; }
AA(const string& name) : m_name(name) { cout << "调用构造函数AA(" << m_name << ")。\n"; }
~AA() { cout << "调用了析构函数~AA(" << m_name << ")。\n"; }
weak_ptr<BB> m_p;
};
class BB
{
public:
string m_name;
BB() { cout << m_name << "调用构造函数BB()。\n"; }
BB(const string& name) : m_name(name) { cout << "调用构造函数BB(" << m_name << ")。\n"; }
~BB() { cout << "调用了析构函数~BB(" << m_name << ")。\n"; }
weak_ptr<AA> m_p;
};
int main()
{
shared_ptr<AA> pa = make_shared<AA>("西施a");
{
shared_ptr<BB> pb = make_shared<BB>("西施b");
pa->m_p = pb;
pb->m_p = pa;
shared_ptr<BB> pp = pa->m_p.lock(); // 把weak_ptr提升为shared_ptr。
if (pp == nullptr)
cout << "语句块内部：pa->m_p已过期。\n";
else
cout << "语句块内部：pp->m_name=" << pp->m_name << endl;
}
shared_ptr<BB> pp = pa->m_p.lock(); // 把weak_ptr提升为shared_ptr。
if (pp == nullptr)
cout << "语句块外部：pa->m_p已过期。\n";
else
cout << "语句块外部：pp->m_name=" << pp->m_name << endl;
}
