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使用new 和delete 手动进行动态内存管理很容易出现内存泄漏等问题。C11为了更安全、更方便的管理动态内存#xff0c;新的标准库提供了两种智能指针#xff08;smart pointer#xff09;#xff1a;shared_ptr和unique_ptr#xff0c;以及一个伴随类we…0. 什么是智能指针
使用new 和delete 手动进行动态内存管理很容易出现内存泄漏等问题。C11为了更安全、更方便的管理动态内存新的标准库提供了两种智能指针smart pointershared_ptr和unique_ptr以及一个伴随类weak_ptr。
这三种类型定义在memory头文件中。
当指向某对象的最后一个shared_ptr被销毁时shared_ptr类会自动帮助我们销毁开辟的动态内存。unique_ptr因为独占所指向的对象不允许拷贝、赋值等操作在其被销毁时也会帮助我们自动的销毁动态内存。
本文主要介绍shared_ptr。
1. 创建与初始化
智能指针也是类模板因此需要尖括号指定指针的类型。
#include memoryint main() {std::shared_ptrstring p1; // 可以指向string, 但此时指针的值是未初始化的未定义值依旧不安全std::shared_ptrlistintp2; // 可以指向int的listreturn 0;
}可以使用标准库函数std::make_shared进行声明和初始化是一种更加安全的方式。
auto p3 std::make_sharedstring(10, s); // p3指向一个string, string的值是「ssssssssss」
std::cout p3 - *p3; // 输出: 0x7fa9d6904098 - ssssssssss智能指针完全可以当做正常指针使用直接使用*解引用运算符可以直接得到指针指向的值。
2. 使用
shared_ptr就是一个类模板通过运算符重载、构造函数、析构函数等C面向对象的特性外加引用计数规则将动态内存管理这件事情屏蔽给了编程者。
shared_ptr支持的操作不多*和-可以把智能指针当做原生指针一样使用。其他的属于shared_ptr类的操作。
可以直接跑下面的例子。
#include iostream
#include memoryint main() {auto smart_ptr std::make_sharedstd::string(10, s);// 不能像如下形式的赋值初始化// std::shared_ptrstring p0 new string(10, s);// 必须显示调用// p1也指向一个动态内存, 内存是一个string, string的内容是「ssssssssss」auto p1(smart_ptr);// 解引用运算符访问对象, 输出: 0x7fa9d6904098 - ssssssssssstd::cout smart_ptr - *smart_ptr std::endl;// 箭头运算符调用对象函数, 等价于 (*.smart_ptr).size(), 调用string的size函数// 输出: 10std::cout smart_ptr-size() std::endl;// 这里就不能用 nullptr smart_ptr 判断了if (smart_ptr) {std::cout 指针有效 std::endl; // 输出} else {std::cout 指针无效 std::endl;}auto p2 smart_ptr;// 输出: 3, 0std::cout smart_ptr.use_count() , smart_ptr.unique() std::endl;// use_count为1, unique返回true, 否则返回false; 这里输出的时候讲bool类型转换为int类型了// get方法得到裸指针类型, !!!尽量不要使用std::string *p0 smart_ptr.get();// 退出程序的时候不用delete smart_ptr// 会自动销毁return 0;
}3. 引用计数原理
一共4个关键点
构造函数引用计数初始化为1拷贝构造函数引用计数 1赋值运算符, 右边引用计数 1左边原来指向的对象 -1。若左侧的原来指向的对象引用计数归0则清理原来对象的内存退出作用域后清理局部变量调用智能指针的析构函数引用计数 -1。若引用计数归0, 在析构函数中清理内存
其实用类的静态成员变量可以实现上述引用计数功能但是C标准只规定了引用计数的行为并没有规定具体的实现方案因此不能说就是用静态成员变量实现的。
int main() {// 1. 构造函数, 引用计数初始化为1std::shared_ptrstd::string p0(new std::string(str0));std::shared_ptrstd::string p1(new std::string(str1));// 输出: 「str0: 1, str1: 1」cout *p0 : p0.use_count() , *p1 : p1.use_count() endl;// 2. 拷贝构造函数, 引用计数 1auto p2(p0), p3 p0;// 输出: 「str0: 3, str1: 1」cout *p0 : p0.use_count() , *p1 : p1.use_count() endl;// 3. 赋值运算符, 右边的引用计数 1, 左边的原来指向的对象 -1// 若p2原来指向的对象引用计数为0了, 则清理原来对象的内存p2 p1;// 输出: 「str0: 2, str1: 2」cout *p0 : p0.use_count() , *p1 : p1.use_count() endl;// 4. 退出程序后依次析构上述变量, p0、p1、p2、p3引用计数依次减1// 若引用计数归0, 在析构函数中清理内存return 0;
}
