智能指針

• • • 智能指針 Smart Pointer
    • • auto_ptr
      • 智能指針的自實現
      • shared_ptr
      • • weak_ptr
      • unique_ptr

智能指針 Smart Pointer

用來改善傳統指針的問題

需要手動管理內存

容易發生內存泄露（忘記釋放、出現異常等）

比如：

一旦test()拋出異常，p指針的內存就不會被釋放，發生內存泄露。

釋放后產生野指針

智能指針就是為了解決傳統指針存在的問題

• auto_prt：屬于C++98標準，在C++11已不推薦使用（有缺陷，比如不能用于數組
• shared_ptr：屬于C++11標準
• unique_ptr：屬于C++11標準

auto_ptr

class Person {int m_age; public:Person() {cout << "Person()" << endl;}Person(int age): m_age(age) {cout << "Person(int)" << endl;}~Person() {cout << "~Person()" << endl;}void run() {cout << "run()" << endl;} };void test() {// 可以理解為：智能指針p指向了堆空間的Person對象auto_ptr<Person> p(new Person(20));p->run(); }int main() {test();getchar();return 0; }// 輸出： // Person(int) // run() // ~Person() // 并沒有調用析構函數，但會自動調用

智能指針不能指向棧空間的對象！因為智能指針是堆空間指針，析構時會double free！

{Person person(20); // 創建在棧空間auto_ptr<Person> p(&person); // 堆空間指針指向棧空間對象p->run();// 會調用兩次析構函數 }

不能作用于數組

{auto_ptr<Person> p(new Person[10]); // 一個數組，里面有10個Person對象p->run(); } // 構造函數會調用10次，但析構函數只會調用一次，然后拋出異常

可以使用shared_ptr

智能指針的自實現

template <typename T> class SmartPointer { private:T *m_obj; public:SmartPointer(T *obj): m_obj(obj) {}~SmartPointer() {if (m_obj == nullptr) return;delete m_obj;}T *operator->() { // 為了可以使用T類的成員函數return m_obj;} }; int main() {{SmartPointer<Person> p(new Person(20));p->run();// 看似是一個指針，實則是一個對象，重載了運算符}getchar();return 0; }

shared_ptr

• 多個shared_ptr可以指向同一個對象，當最后一個shared_ptr在作用于范圍內結束時，對象才會被自動釋放

  {shared_ptr<Person> p1(new Person(10));shared_ptr<Person> p2 = p1;shared_ptr<Person> p3 = p2;shared_ptr<Person> p4(p3); // 本質上都是p1// 當最后一個指針（p4）結束后，p1才會被自動釋放 }

  • 可以通過一個已存在的智能指針初始化一個新的智能指針

    shared_ptr<Person> p1(new Person()); shared_ptr<Person> p2(p1);

  • 針對數組的用法

    shared_ptr<Person> ptr1(new Person[5]{}, [](Person *p) { delete[] p;}); // 傳入lambda表達式表明想要怎么析構

• shared_ptr的原理

  • 一個shared_ptr會對一個對象產生強引用

  • 每個對象都有個與之對應的強引用計數，記錄著當前對象被多少個shared_ptr強引用著

    • 可以通過shared_ptr的use_count函數獲得強引用計數
    {shared_ptr<Person> p1(new Person(10));cout << p1.use_count() << endl;shared_ptr<Person> p2 = p1;cout << p1.use_count() << endl;shared_ptr<Person> p3 = p2;cout << p1.use_count() << endl;shared_ptr<Person> p4(p3); cout << p1.use_count() << endl; } // 打印1 2 3 4
    • 當有一個新的shared_ptr指向對象時，對象的強引用計數就會+1
    • 當有一個shared_ptr銷毀時，比如作用域結束，對象的強引用計數就會-1
    • 當一個對象的強引用計數為0時（沒有任何shared_ptr指向對象時），對象就會自動銷毀（析構

• 循環引用

  你強引用我，我強引用你，大家都別銷毀

  class Person;class Car { public:shared_ptr<Person> m_person;~Car() {cout << "~Car()" << endl;} };class Person { public:shared_ptr<Person> m_car;~Person() {cout << "~Person()" << endl;} };int main() {{shared_ptr<Person> person(new Person());shared_ptr<Car> car(new Car());person->m_car = car;car->m_person = person;// 不會析構，會造成內存泄漏}getchar();return 0; }

Person和Car的強引用計數都是2

一旦main函數內的大括號結束，棧空間的person 和car的強引用結束，但堆空間的person和car相互的強引用并不結束

所以Person和Car的強引用計數變為1，無法銷毀

如何解決呢？

使用弱引用（weak_ptr）

weak_ptr

• 會對一個對象產生弱引用

• 可以指向對象解決shared_ptr的循環引用問題

  class Person;class Car { public:weak_ptr<Person> m_person;~Car() {cout << "~Car()" << endl;} };class Person { public:shared_ptr<Person> m_car;~Person() {cout << "~Person()" << endl;} };int main() {{shared_ptr<Person> person(new Person());shared_ptr<Car> car(new Car());person->m_car = car;car->m_person = person;// 不會析構，會造成內存泄漏}getchar();return 0; }

當棧空間的Person和Car被銷毀后，Person先銷毀，因為Person強引用計數為0

Person被銷毀后，Car的強引用也為0了，所以Car也會被銷毀

unique_ptr

unique_ptr也會對一個對象產生強引用，它可以確保同一時間只有1個指針指向對象。

int main() {{unique_ptr<Person> p1(new Person());unique_ptr<Person> p2(p1); // 報錯，不能把兩個指針指向同一個對象}getchar();return 0; }

• 當unique_ptr銷毀時（作用域結束時），其指向的對象也就自動銷毀了
• 可以使用std::move函數轉移unique_ptr的所有權

int main() {unique_ptr<Person> p0;{unique_ptr<Person> p1(new Person());p0 = std::move(p1);}// 將p1的指向權轉移給p0// 所以當大括號結束后p0指向的對象不銷毀，因為p0的作用域getchar();return 0; } 與50位技術專家面對面20年技術見證，附贈技術全景圖

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【C++】智能指针 Smart Pointer的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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