怎样查看网站开发语言,做网络推广应该去哪些网站推广呢,嘉兴网站推广优化,京东那个做快消的网站目录
1.智能指针的使用场景分析
2.RAII和智能指针的设计思路
3.C标准库智能指针的使用
4.智能指针的原理以及模拟实现
5.shared_ptr循环引用问题和weak_ptr
5.1shared_ptr循环引用问题
5.2weak_ptr的原理和部分接口
5.3weak_ptr的简单模拟实现
6. shared_ptr的线程安…目录
1.智能指针的使用场景分析
2.RAII和智能指针的设计思路
3.C标准库智能指针的使用
4.智能指针的原理以及模拟实现
5.shared_ptr循环引用问题和weak_ptr
5.1shared_ptr循环引用问题
5.2weak_ptr的原理和部分接口
5.3weak_ptr的简单模拟实现
6. shared_ptr的线程安全问题
7.C11和boost中智能指针的关系
8.内存泄漏
8.1内存泄漏的定义及其危害
8.2如何避免内存泄漏 1.智能指针的使用场景分析 下⾯程序中我们可以看到new了以后我们需要delete但是因为抛异常导致后⾯的delete没有得到执⾏所以就内存泄漏了。所以我们需要new以后捕获异常捕获到异常后delete掉申请的内存再把异常重新抛出但是因为new本⾝也可能抛异常连续的两个new和下⾯的Divide都可能会抛异常让我们处理起来很⿇烦。
#include iostream
using namespace std;double Divide(int a, int b)
{// 当b 0时抛出异常if (b 0){throw Divide by zero condition!;}else{return (double)a / (double)b;}
}void Func()
{// 如果array2 new int[10] 的时候抛异常就还需要套⼀层捕获释放逻辑这⾥更好解决⽅案是智能指针int* array1 new int[10];int* array2 new int[10];try{int len, time;cin len time;cout Divide(len, time) endl;}catch(...){//捕获到异常之后也要释放申请的空间cout 抛出异常后的delete [] array1 endl;cout 抛出异常后的delete [] array2 endl;delete[] array1;delete[] array2;throw; //异常重新抛出到外层}cout 没有抛异常的delete [] array1 endl;delete[] array1;cout 没有抛异常的delete [] array2 endl;delete[] array2;
}int main()
{try{Func();}catch (const char* errmsg){cout errmsg endl;}catch (const exception e) //捕捉标准库中的异常{cout e.what() endl;}catch (...){cout Unkown Exception endl;}return 0;
}
2.RAII和智能指针的设计思路 RAII是Resource Acquisition Is Initialization的缩写是⼀种管理资源的类的设计思想本质是⼀种利⽤对象⽣命周期来管理获取到的动态资源避免资源泄漏这⾥的资源可以是内存、⽂件指针、⽹络连接、互斥锁等等。RAII在获取资源时把资源委托给⼀个对象接着控制对资源的访问资源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释放资源这样保障了资源的正常释放避免资源泄漏问题。 智能指针类除了满⾜RAII的设计思路还要⽅便资源的访问所以智能指针类还会像迭代器类⼀样重载 operator*/operator-/operator[] 等运算符方便访问资源。 下面代码演示用智能指针类创建对象来管理申请的资源
#include iostream
using namespace std;templateclass T
class SmartPtr
{
public:SmartPtr(T* ptr):_ptr(ptr){}~SmartPtr(){cout delete[] _ptr endl;delete[] _ptr;}//重载运算符模拟指针的行为方便访问资源T operator*(){return *_ptr;}T* operator-(){return _ptr;}T operator[](size_t i){return _ptr[i];}
private:T* _ptr;
};double Divide(int a, int b)
{// 当b 0时抛出异常if (b 0){throw Divide by zero condition!;}else{return (double)a / (double)b;}
}void Func()
{// 这⾥使⽤RAII的智能指针类管理new出来的数组SmartPtrint sp1 new int[10];SmartPtrint sp2 new int[10];for (size_t i 0; i 10; i){sp1[i] sp2[i] i;}int len, time;cin len time;cout Divide(len, time) endl;
}int main()
{while (1){try{Func();}catch (const char* errmsg){cout errmsg endl;}catch (const exception e){cout e.what() endl;}catch (...){cout Unknow exception endl;}}return 0;
} 上述代码不管是否抛出异常都会在Func()函数结束的时候对内部的对象进行销毁这样的话就会自动调用智能指针类的析构函数对其指向的资源进行释放。 3.C标准库智能指针的使用 1.C标准库中的智能指针都在memory这个头⽂件下面。智能指针有好⼏种除了weak_ptr以外其他的智能指针都符合RAII和像指针⼀样访问的⾏为原理上主要是解决智能指针拷⻉时的思路不同。 2.auto_ptr是C98时设计出来的智能指针他的特点是拷⻉时把被拷⻉对象的资源的管理权转移给拷⻉对象这是⼀个⾮常糟糕的设计因为它会使被拷⻉对象悬空访问时会报错C11设计出新的智能指针后强烈建议不要使⽤auto_ptr。其实C11出来之前很多公司也是明令禁⽌使⽤这个智能指针。 这里先给出一个日期类的简单实现后续的测试都使用这个类进行测试。
struct Date
{int _year;int _month;int _day;Date(int year 1, int month 1, int day 1):_year(year),_month(month),_day(day){}~Date(){cout ~Date() endl;}
}; 使用auto_ptr指针进行拷贝构造则使得被拷贝的对象悬空访问时会报错。
int main()
{auto_ptrDate ap1(new Date);//拷贝时管理权限转移被拷贝对象ap1悬空auto_ptrDate ap2(ap1);cout ap1-_year endl;;return 0;
} 3.unique_ptr是C11设计出来的智能指针翻译出来是唯⼀指针他的特点是不⽀持拷⻉只⽀持移动。如果不需要拷⻉的场景就非常建议使⽤他。
int main()
{unique_ptrDate up1(new Date);//不支持拷贝//unique_ptrDate up2(up1);//支持移动但是移动后up1也悬空所以使用移动要谨慎//一般移动的都是将亡值而不是对左值进行moveunique_ptrDate up3(move(up1));return 0;
} 这里本质上只有一个Date对象被创建所以只析构了一次。 4.shared_ptr也是C11设计出来的智能指针翻译出来是共享指针他的特点是⽀持拷⻉也⽀持移动。如果需要拷⻉的场景就需要使⽤他了。底层是用引用计数的方式实现的。
int main()
{shared_ptrDate sp1(new Date);//支持拷贝shared_ptrDate sp2(sp1);shared_ptrDate sp3(sp2);cout sp1.use_count() endl;sp1-_year;cout sp1-_year endl;cout sp2-_year endl;cout sp3-_year endl;return 0;
} 注shared_ptr也支持移动移动之后被移动的智能指针对象也会被悬空所以使用移动要谨慎。 5.weak_ptr是C11设计出来的智能指针翻译出来是弱指针他完全不同于上⾯的智能指针他不⽀持RAII也就意味着不能⽤它直接管理资源weak_ptr的产⽣本质是要解决shared_ptr的⼀个循环引⽤导致内存泄漏的问题。这个在后面第五节进行介绍。 6.智能指针析构时默认是进⾏delete释放资源这也就意味着如果不是new出来的资源交给智能指针管理析构时就会崩溃。智能指针支持在构造时给⼀个删除器删除器本质就是⼀个可调用对象这个可调用对象中实现你想要的释放资源的方式当构造智能指针时给了定制的删除器在智能指针析构时就会调用删除器去释放资源。因为new[]经常使⽤所以为了简洁⼀点unique_ptr和shared_ptr都特化了⼀份[]的版本。 下列用智能指针管理 new 类型[] 申请的资源在析构的时候会报错
int main()
{//智能指针析构的时候默认进行delete释放资源如果是new出来的数组//智能指针析构的时候就会崩溃unique_ptrDate up1(new Date[10]);shared_ptrDate sp1(new Date[10]);return 0;
} 解决方法1因为new[]经常使⽤所以unique_ptr和shared_ptr实现了⼀个特化版本这个特化版本析构时⽤的delete[]。 解决方法2 使用一个可调用对象作为删除器智能指针在析构的时候调用删除器按你想要的方式进行析构。 综上所述当unique_ptr需要使用删除器进行资源的释放时推荐还是使用仿函数作为其删除器。 下列代码表示实现其他资源管理的删除器 7.shared_ptr 除了⽀持⽤指向资源的指针构造还⽀持 make_shared ⽤初始化资源对象的值直接构造。用make_shared构造出shared_ptr的好处是可以把资源的空间和引用计数开的空间开到一段连续的空间上这样可以有效的防止内存碎片的问题。
int main()
{shared_ptrDate sp1(new Date(2024, 11, 20));//make_shared方式进行构造shared_ptr对象shared_ptrDate sp2 make_sharedDate(2024, 11, 25);return 0;
} 8.shared_ptr 和 unique_ptr 都⽀持了operator bool的类型转换如果智能指针对象是⼀个空对象没有管理资源则返回false否则返回true意味着我们可以直接把智能指针对象给if判断是否为空。 9.shared_ptr 和 unique_ptr 构造函数都使⽤explicit 修饰防⽌普通指针隐式类型转换成智能指针对象。不支持使用 的方式进行拷贝构造。
// 报错
shared_ptrDate sp5 new Date(2024, 9, 11);
unique_ptrDate sp6 new Date(2024, 9, 11);
4.智能指针的原理以及模拟实现 下面模拟实现auto_otr和unique_ptr的核心功能这两个智能指针的实现比较简单了解即可。auto_ptr的思路是拷贝时转移资源管理权但是不建议使用。unique_ptr的思路是不支持拷贝。
namespace xiaoc
{templateclass Tclass auto_ptr{public:auto_ptr(T* ptr):_ptr(ptr){}//拷贝构造 -- 简单的值拷贝auto_ptr(auto_ptrT ap):_ptr(ap._ptr){//管理权转移ap._ptr nullptr;}auto_ptrT operator(auto_ptrT ap){//检查是否为自己给自己赋值if (this ! ap){//释放当前对象中的资源if (_ptr)delete _ptr;//转移sp中的资源到当前对象中_ptr ap._ptr;ap._ptr nullptr;}return *this;}~auto_ptr(){if (_ptr){cout auto_ptr() delete: _ptr endl;}}T operator*(){return *_ptr;}T* operator-(){return _ptr;}private:T* _ptr;};templateclass Tclass unique_ptr{public:explicit unique_ptr(T* ptr):_ptr(ptr){}//不支持拷贝所以没有拷贝构造和拷贝赋值unique_ptr(const unique_ptrT up) delete;unique_ptrT operator(const unique_ptrT up) delete;//支持移动构造和移动赋值unique_ptr(unique_ptrT up):_ptr(up._ptr){up._ptr nullptr;}unique_ptrT operator(unique_ptrT up){delete _ptr;_ptr up._ptr;up._ptr nullptr;}~unique_ptr(){if (_ptr){cout unique_ptr() delete: _ptr endl;delete _ptr;}}T operator*(){return *_ptr;}T* operator-(){return _ptr;}private:T* _ptr;};
} 重点是shared_ptr的模拟实现尤其是引用计数的设计。这里一份资源就需要一个引用计数的变量来记录该资源被多少个shared_ptr管理。引用计数的本质就是记录一份相同的资源被多少个智能指针进行管理。 错误实现1在shared_ptr中添加一个int变量_count来记录次数假如现在有一个shared_ptr对象sp1管理一块资源sp2是通过sp1拷贝构造生成的拷贝构造的时候sp1中的_count先然后拷贝到sp2中这时候sp1和sp2中的_count都是2现在析构sp2时sp2._count为2不释放空间再析构sp1时sp1._count也是2这时两个对象都析构了但是都没有释放空间所以这样的实现也是不可取的。 错误实现2如果使用静态成员的方式实现引用计数则两个shared_ptr分别管理两个不同的资源的时候这时候期待的是每个shared_ptr中的引用计数为1由于是静态成员变量所以实际都是2不符合期待的要求。 正确实现share_ptr对象中添加一个int*类型的指针pcount在构造智能指针对象的时候在堆上开辟4个字节的空间用来存放引用计数的数值初始化为1。每个shared_ptr都用pcount指针指向这个空间在拷贝构造或者拷贝赋值的时候就执行(*pcount)即可。析构shared_ptr的时候先判断count是否为1不为1则将(*pcount)--为1则释放资源。 这里直接给出简单的模拟实现的代码重点关注拷贝构造和拷贝赋值以及析构调用的release()函数具体细节看代码中的注释。
#include functionalnamespace xiaoc
{templateclass Tclass shared_ptr{public:explicit shared_ptr(T* ptr nullptr):_ptr(ptr),_pcount(new int(1)){}//带有删除器的版本templateclass Dshared_ptr(T* ptr, D del):_ptr(ptr),_pcount(new int(1)),_del(del){}shared_ptr(const shared_ptrT sp):_ptr(sp._ptr), _pcount(sp._pcount), _del(sp._del){//将原来的引用计数拷贝过来然后再(*_pcount);}void release(){//如果只有一个智能指针进行管理释放资源//如果不止一个智能指针进行管理//if判断时就把*_pcount减1即可if (--(*_pcount) 0){cout shared_ptr() delete: _ptr endl;_del(_ptr);delete _pcount;_ptr nullptr;_pcount nullptr;}}shared_ptrT operator(const shared_ptrT sp){//这里一定要判断是否是自己对自己进行赋值//如果不判断当引用计数为1的时候进入release函数//先把资源释放掉sp._ptr指向的资源为空然后//自己再给自己赋值这样最后自己就变成了空if (_ptr ! sp._ptr){//先释放掉之前管理的资源release();_ptr sp._ptr;_pcount sp._pcount;(*_pcount);_del sp._del;}return *this;}~shared_ptr(){release();}T* get() const{return _ptr;}int use_count() const{return *_pcount;}T operator*(){return *_ptr;}T* operator-(){return _ptr;}private:T* _ptr;int* _pcount;functionvoid(T*) _del [](T* ptr) {delete ptr; };};
} 这里的function是一个包装器将其仿函数函数指针lambda表达式包装成一个可调用的对象具体可以参考
C11语法介绍(2) -- 可变参数模板default和deletefinal和overridelambda表达式包装器
int main()
{xiaoc::shared_ptrDate sp1(new Date);sp1 sp1; //检测当引用计数为1时自己给自己赋值是否出错// ⽀持拷⻉xiaoc::shared_ptrDate sp2(sp1);xiaoc::shared_ptrDate sp3(sp2);cout sp1.use_count() endl;sp1-_year;cout sp1-_year endl;cout sp2-_year endl;cout sp3-_year endl;return 0;
} 5.shared_ptr循环引用问题和weak_ptr
5.1shared_ptr循环引用问题 shared_ptr⼤多数情况下管理资源⾮常合适⽀持RAII也⽀持拷⻉。但是在循环引⽤的场景下会导致资源没得到释放而内存泄漏所以要认识循环引⽤的场景和资源没释放的原因并且⽤weak_ptr解决这种问题。 如下图所述场景用智能指针n1管理一个双链表的节点用智能指针n2管理另一个双链表的节点然后这两个节点连接起来智能指针中的引用计数就会变为2。 右边的节点什么时候释放呢左边节点中的_next(一个shared_ptr对象)管着_next析构后右边的节点就释放了。_next什么时候析构呢_next是左边节点的的成员左边节点释放_next就析构了。左边节点什么时候释放呢左边节点由右边节点中的_prev管着呢_prev析构后左边的节点就释放了。_prev什么时候析构呢_prev是右边节点的成员右边节点释放_prev就析构了。⾄此逻辑上形成回旋镖似的循环引⽤谁都不会释放就形成了循环引⽤导致内存泄漏。 struct ListNode
{int _data;shared_ptrListNode _next;shared_ptrListNode _prev;// 这⾥改成weak_ptr当n1-_next n2;绑定shared_ptr时// 不增加n2的引⽤计数不参与资源释放的管理就不会形成循环引⽤了/*std::weak_ptrListNode _next;std::weak_ptrListNode _prev;*/~ListNode(){cout ~ListNode() endl;}
};int main()
{shared_ptrListNode n1(new ListNode);shared_ptrListNode n2(new ListNode);cout n1.use_count() endl;cout n2.use_count() endl;n1-_next n2;n2-_prev n1;cout n1.use_count() endl;cout n2.use_count() endl;return 0;
} 这里程序结束析构shared_ptr对象时并没有调用ListNode的析构函数。 main()函数也可以看作一个函数当一个函数结束的时候会自动调用内部对象的析构函数所以这里main()函数结束调用了shared_ptr对象的析构函数但是shared_ptr中没有调用ListNode的析构函数所以这两个节点是没有释放的导致内存泄漏。 注main()函数与其他函数的区别是main()函数结束之后这个程序就结束了程序结束就会自动回收内部申请的资源所以内存泄漏是对于运行中的程序来说的。 这里用原生指针不行因为一个shared_ptr对象不能赋值给ListNode*指针用shared_ptr又会导致循环引用的问题。所以把ListNode结构体中的_next和_prev改成weak_ptrweak_ptr绑定到shared_ptr时不会增加它的引⽤计数_next和_prev不参与资源释放管理逻辑就成功打破了循环引用。下列是使用weak_ptr的结果 5.2weak_ptr的原理和部分接口 weak_ptr不⽀持RAII也不⽀持访问资源所以weak_ptr构造时不⽀持绑定到资源只⽀持绑定到shared_ptr绑定到shared_ptr时不增加shared_ptr的引⽤计数那么就可以解决上述的循环引⽤问题。 weak_ptr也没有重载operator*和operator-等因为他不参与资源管理那么如果他绑定的shared_ptr已经释放了资源那么他去访问资源就是很危险的。 weak_ptr⽀持expired检查指向的资源是否过期如果已过期则返回true没过期则返回false。use_count也可获取shared_ptr的引⽤计数weak_ptr想访问资源时可以调⽤lock返回⼀个管理资源的shared_ptr如果资源已经被释放返回的shared_ptr是⼀个空对象如果资源没有释放则通过返回的shared_ptr访问资源是安全的。
int main()
{shared_ptrstring sp1(new string(xiaoc));shared_ptrstring sp2(sp1);weak_ptrstring wp sp1;cout wp.expired() endl;cout wp.use_count() endl;cout endl;sp1 shared_ptrstring(new string(1111));cout wp.expired() endl;cout wp.use_count() endl;cout endl;sp2 shared_ptrstring(new string(2222));cout wp.expired() endl;cout wp.use_count() endl;cout endl;return 0;
} 5.3weak_ptr的简单模拟实现
namespace xiaoc
{templateclass Tclass weak_ptr{public:weak_ptr(){}//支持用shared_ptr进行构造weak_ptr(const shared_ptrT sp):_ptr(sp.get()){}weak_ptrT operator(const shared_ptrT sp){_ptr sp.get();return *this;}private:T* _ptr nullptr;};
}
6. shared_ptr的线程安全问题 shared_ptr的引⽤计数对象在堆上如果多个shared_ptr对象在多个线程中进⾏shared_ptr的拷⻉析构时会访问修改引⽤计数就会存在线程安全问题所以shared_ptr引⽤计数是需要加锁或者原⼦操作保证线程安全的。 shared_ptr指向的对象也是有线程安全的问题的但是这个对象的线程安全问题不归shared_ptr管它也管不了应该由外层使⽤shared_ptr的⼈进⾏线程安全的控制。
7.C11和boost中智能指针的关系 Boost库是为C语⾔标准库提供扩展的⼀些C程序库的总称Boost社区建⽴的初衷之⼀就是为C的标准化⼯作提供可供参考的实现。在Boost库的开发中Boost社区也在这个⽅向上取得了丰硕的成果C11及之后的新语法和库有很多都是从Boost中来的。 C boost给出了更实⽤的scoped_ptr/scoped_array和shared_ptr/shared_array和weak_ptr等。C 11引⼊了unique_ptr和shared_ptr和weak_ptr。需要注意的是unique_ptr对应boost的scoped_ptr。并且这些智能指针的实现原理是参考boost中的实现的。
8.内存泄漏
8.1内存泄漏的定义及其危害 内存泄漏指因为疏忽或错误造成程序未能释放已经不再使⽤的内存⼀般是忘记释放或者发⽣异常释放程序未能执⾏导致的。内存泄漏并不是指内存在物理上的消失⽽是应⽤程序分配某段内存后因为设计错误失去了对该段内存的控制因⽽造成了内存的浪费。 内存泄漏的危害普通程序运⾏⼀会就结束了出现内存泄漏问题也不⼤进程正常结束⻚表的映射关系解除物理内存也可以释放。⻓期运⾏的程序出现内存泄漏影响很⼤如操作系统、后台服务、⻓时间运⾏的客⼾端等等不断出现内存泄漏会导致可⽤内存不断变少各种功能响应越来越慢最终卡死。
8.2如何避免内存泄漏 1.⼯程前期良好的设计规范养成良好的编码规范申请的内存空间记着匹配的去释放。但是如果碰上异常时就算注意释放了还是可能会出问题。需要智能指针来管理才有保证。 2.尽量使⽤智能指针来管理资源如果⾃⼰场景⽐较特殊采⽤RAII思想⾃⼰造个轮⼦管理。 3.定期使⽤内存泄漏⼯具检测。 解决⽅案分为两种1、事前预防型。如智能指针等。2、事后查错型。如泄漏检测⼯具。
