C++学习——C++中的四个智能指针

 C++里面的四个智能指针:auto_ptr, shared_ptr, weak_ptr, unique_ptr 其中后三个是c++11支持，并且第一个已经被11弃用。为什么要使用智能指针：智能指针的作用是管理一个指针，因为存在以下这种情况：
申请的空间在函数结束时忘记释放，造成内存泄漏。
使用智能指针可以很大程度上的避免这个问题，
因为智能指针就是一个类，当超出了类的作用域是，类会自动调用析构函数，析构函数会自动释放资源。
所以智能指针的作用原理就是在函数结束时自动释放内存空间，不需要手动释放内存空间。

文章目录

1.auto_ptr（c++98的方案，cpp11已经抛弃）
2.unique_ptr（替换auto_ptr）
3.shared_ptr
4. weak_ptr

1.auto_ptr（c++98的方案，cpp11已经抛弃）

采用所有权模式。

#include<iostream>
using namespace std;int main()
{auto_ptr<string> p1(new string("i love you"));auto_ptr<string> p2=p1;//cout << *p1 << endl;会报错cout << *p2 << endl;return 0;
}

i love you

此时不会报错，p2剥夺了p1的所有权，但是当程序运行时访问p1将会报错。所以auto_ptr的缺点是：存在潜在的内存崩溃问题！

2.unique_ptr（替换auto_ptr）

unique_ptr实现独占式拥有或严格拥有概念，保证同一时间内只有一个智能指针可以指向该对象。
它对于避免资源泄露(例如“以new创建对象后因为发生异常而忘记调用delete”)特别有用。

采用所有权模式，还是上面那个例子

#include<iostream>
using namespace std;int main()
{unique_ptr<string> p1(new string("auto"));   unique_ptr<string> p2；                       p2 = p1;//此时会报错！！cout << *p2 << endl;return 0;
}

此时会报错

#include<iostream>
using namespace std;int main()
{unique_ptr<string> p1(new string("i love you"));   unique_ptr<string> p2;cout << *p1 << endl;return 0;
}

i love you

3.shared_ptr

shared_ptr实现共享式拥有概念。
多个智能指针可以指向相同对象，该对象和其相关资源会在“最后一个引用被销毁”时候释放。
从名字share就可以看出了资源可以被多个指针共享，它使用计数机制来表明资源被几个指针共享。
可以通过成员函数use_count()来查看资源的所有者个数。
除了可以通过new来构造，还可以通过传入auto_ptr, unique_ptr,weak_ptr来构造。
当我们调用reset()时，当前指针会释放资源所有权，计数减一。当计数等于0时，资源会被释放。

shared_ptr 是为了解决 auto_ptr 在对象所有权上的局限性(auto_ptr 是独占的),
在使用引用计数的机制上提供了可以共享所有权的智能指针。

类share_ptr成员函数：use_count 返回引用计数的个数unique 返回是否是独占所有权( use_count 为 1)swap 交换两个 shared_ptr 对象(即交换所拥有的对象)reset 放弃内部对象的所有权或拥有对象的变更, 会引起原有对象的引用计数的减少get 返回内部对象(指针), 由于已经重载了()方法, 因此和直接使用对象是一样的.
如 shared_ptr<int> sp(new int(1)); sp 与 sp.get()是等价的

#include<iostream>
using namespace std;int main()
{shared_ptr<int> ptr1(new int(10));shared_ptr<int> ptr2=ptr1;shared_ptr<int> ptr3=ptr1;shared_ptr<int> ptr4(ptr1);cout << ptr3.use_count() << endl;cout << *ptr4 << endl;return 0;
}

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4. weak_ptr

weak_ptr 是一种不控制对象生命周期的智能指针, 它指向一个 shared_ptr 管理的对象.
进行该对象的内存管理的是那个强引用的 shared_ptr. weak_ptr只是提供了对管理对象的一个访问手段。weak_ptr 设计的目的是为配合 shared_ptr 而引入的一种智能指针来协助 shared_ptr 工作,
它只可以从一个 shared_ptr 或另一个 weak_ptr 对象构造, 它的构造和析构不会引起引用记数的增加或减少。weak_ptr是用来解决shared_ptr相互引用时的死锁问题,如果说两个shared_ptr相互引用,
那么这两个指针的引用计数永远不可能下降为0,资源永远不会释放。
它是对对象的一种弱引用，不会增加对象的引用计数，和shared_ptr之间可以相互转化，
shared_ptr可以直接赋值给它，它可以通过调用lock函数来获得shared_ptr。

class B;
class A
{public:
shared_ptr<B> pb_;
~A()
{cout<<"A delete\n";
}
};
class B
{public:
shared_ptr<A> pa_;
~B()
{cout<<"B delete\n";
}
};
void fun()
{shared_ptr<B> pb(new B());
shared_ptr<A> pa(new A());
pb->pa_ = pa;
pa->pb_ = pb;
cout<<pb.use_count()<<endl;
cout<<pa.use_count()<<endl;
}
int main()
{fun();
return 0;
}

 可以看到fun函数中pa ，pb之间互相引用，两个资源的引用计数为2，当要跳出函数时，智能指针pa，pb析构时两个资源引用计数会减一，但是两者引用计数还是为1，导致跳出函数时资源没有被释放（A B的析构函数没有被调用），如果把其中一个改为weak_ptr就可以了，我们把类A里面的shared_ptr pb_; 改为weak_ptr pb_; 资源B的引用开始就只有1，当pb析构时，B的计数变为0，B得到释放，B释放的同时也会使A的计数减一，同时pa析构时使A的计数减一，那么A的计数为0，A得到释放。注意的是我们不能通过weak_ptr直接访问对象的方法，比如B对象中有一个方法print(),我们不能这样访问，pa->pb_->print(); 英文pb_是一个weak_ptr，应该先把它转化为shared_ptr,如：shared_ptr p = pa->pb_.lock(); p->print();

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