C++拾遺--智能指針

前言

內存洩露是常見的問題，新標准中的智能指針從根本上解決了這個問題。所謂的智能指針，其智能性體現在：當沒有對象使用某塊動態分配的內存時，那就自動釋放這片內存。

智能指針

下面這段程序可耗盡內存，導致程序崩潰。

#include <iostream>
#include <Windows.h>
using namespace std;

int main()
{
 while (1)
 {
  //每次動態分配80M內存
  double *p = new double[1024 * 1024 * 10];
  Sleep(2000);
 }
 return 0;
}

這就不運行了……

眾所周知，動態分配的內存需要手動釋放，每次分配80M，不用多久內存就會耗盡。

使用智能指針，就不會出現這種情況，如下

#include <iostream>
#include <Windows.h>
#include <memory>
using namespace std;

int main()
{
 while (1)
 {
  //每次分配800M內存
  shared_ptr<double>p(new double[1024 * 1024 * 100]);
  Sleep(2000);
 }
 return 0;
}

運行後，觀察內存使用情況，最多也只是在800M左右。

以上兩例，粗略看出智能指針的安全性，不過這一切都建立在正確使用的前提下。下面來仔細探討下標准庫提供的智能指針的使用方法。

標准庫中主要提供了兩種智能指針：shared_ptr 和 unique_ptr。它們都是模板，主要區別是shared_ptr允許多個指針指向同一個對象，unique_ptr則獨享一片內存。

共享操作
shared_ptr和unique_ptr都支持的操作

shared_ptr<T> p, unique_ptr<T> q 創建指向類型T的空智能指針
*p，解引用操作，獲取它指向的對象，類型是T
p，將p當做條件判斷，若p指向一個對象，則為true
p.get()，返回p指向對象的指針，類型是T*

shared_ptr
shared_ptr的獨享操作

make_shared<T>(arg_list); 返回一個shared_ptr，指向一個動態分配的類型為T的對象，並且使用arg_list初始化對象。
shared_ptr<T>p(q); 把shared_ptr q拷貝賦值給p，此操作會增加q中的計數器
p = q; p的計數器減少，q的計數器增加
p.use_count(); 返回與p共享對象的智能指針數量
p.unique(); 若p.use_count()為1，返回true

代碼演示

#include <iostream>
#include <Windows.h>
#include <string>
#include <memory>
using namespace std;

int main()
{
 cout << "******shared_ptr演示***by David***" << endl;
 auto sp1 = make_shared<int>(12);
 auto i1 = sp1.get();
 cout << typeid(i1).name() << endl;    //int *
 cout << "*sp1 = " << *sp1 << endl;
 auto sp2 = make_shared<string>("zhangxiang");
 auto i2 = sp2.get();
 cout << typeid(i2).name() << endl;    //string *
 cout << "*sp2 = " << *sp2 << endl;
 auto i3 = *sp2;
 cout << typeid(i3).name() << endl;    //string
 auto sp3 = make_shared<string>("David");
 cout << "sp2.unique() = " << sp2.unique() << endl;
 cout << "sp2.use_count() = " << sp2.use_count() << endl;
 cout << "sp3.use_count() = " << sp2.use_count() << endl;
 sp2 = sp3;
 cout << "sp2.use_count() = " << sp2.use_count() << endl;
 cout << "sp3.use_count() = " << sp2.use_count() << endl;
 cin.get();
 return 0;
}

運行

unique_ptr
unique_ptr獨享一片內存，所以不支持拷貝和構造(有例外)