1. 共享指針 shared_ptr

目錄

1. 共享指針 shared_ptr

1.1 共享指針解決的問題？

1.2 創(chuàng)建 shared_ptr 對象

1.3 分離關(guān)聯(lián)的原始指針

1.4 自定義刪除器 Deleter

1.5 shared_ptr 相對于普通指針的優(yōu)缺點

1.6 創(chuàng)建 shared_ptr 時注意事項

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1.1 共享指針解決的問題？

shared_ptr 是C++11提供的一種智能指針類（ 智能指針是一個可以像指針一樣工作的對象，但是當它不再被使用時，可以自動刪除動態(tài)分配的內(nèi)存）。它足夠智能，可以在任何地方都不使用時自動刪除相關(guān)指針，從而幫助徹底消除內(nèi)存泄漏（ 也就是說，即使已經(jīng)不再需要內(nèi)存了，但指針仍然未被刪除。另外還有雙重刪除的問題，當程序的某部分要刪除一個已經(jīng)被刪除的指針時，即可出現(xiàn)這種情況。如果被刪除的內(nèi)存已經(jīng)進行了重新分配，則雙重刪除會對程序造成破壞。）和懸空指針（ 指針已經(jīng)被刪除了，但其內(nèi)存仍然在使用中 ）的問題。 它遵循共享所有權(quán)的概念，即不同的 shared_ptr 對象可以與相同的指針相關(guān)聯(lián)，并在內(nèi)部使用引用計數(shù)機制來實現(xiàn)這一點。 每個 shared_ptr 對象在內(nèi)部指向兩個內(nèi)存位置： 1、指向?qū)ο蟮闹羔槨?2、用于控制引用計數(shù)數(shù)據(jù)的指針。 共享所有權(quán)如何在參考計數(shù)的幫助下工作： 1、當新的 shared_ptr 對象與指針關(guān)聯(lián)時，則在其構(gòu)造函數(shù)中，將與此指針關(guān)聯(lián)的引用計數(shù)增加1。 2、當任何 shared_ptr 對象超出作用域時，則在其析構(gòu)函數(shù)中，它將關(guān)聯(lián)指針的引用計數(shù)減1。如果引用計數(shù)變?yōu)?，則表示沒有其他 ~對象與此內(nèi)存關(guān)聯(lián)，在這種情況下，它使用delete函數(shù)刪除該內(nèi)存。

1.2 創(chuàng)建 shared_ptr 對象

1.2.1 使用原始指針創(chuàng)建 shared_ptr 對象

std::shared_ptr<int> p1(new int());

上面這行代碼在堆上創(chuàng)建了兩塊內(nèi)存：

1：存儲int。

2：用于引用計數(shù)的內(nèi)存，管理附加此內(nèi)存的 shared_ptr 對象的計數(shù)，最初計數(shù)將為1。

檢查 shared_ptr 對象的引用計數(shù)

p1.use_count();

創(chuàng)建空的 shared_ptr 對象

因為帶有參數(shù)的 shared_ptr 構(gòu)造函數(shù)是 explicit 類型的，所以不能像這樣std::shared_ptr<int> p1 = new int();隱式調(diào)用它構(gòu)造函數(shù)。創(chuàng)建新的shared_ptr對象的最佳方法是使用std :: make_shared：

std::shared_ptr<int> p1 = std::make_shared<int>();

std::make_shared 一次性為int對象和用于引用計數(shù)的數(shù)據(jù)都分配了內(nèi)存，而new操作符只是為int分配了內(nèi)存。

1.3 分離關(guān)聯(lián)的原始指針

要使 shared_ptr 對象取消與相關(guān)指針的關(guān)聯(lián)，可以使用reset()函數(shù)： 不帶參數(shù)的reset()：

p1.reset();

它將引用計數(shù)減少1，如果引用計數(shù)變?yōu)?，則刪除指針。 帶參數(shù)的reset()：

p1.reset(new int(34));

在這種情況下，它將在內(nèi)部指向新指針，因此其引用計數(shù)將再次變?yōu)?。 使用nullptr重置

p1 = nullptr; 

shared_ptr是一個偽指針，本質(zhì)類

shared_ptr充當普通指針，我們可以將*和->與 shared_ptr 對象一起使用，也可以像其他 shared_ptr 對象一樣進行比較;

1.3.2 完整示例

#include <iostream>
#include  <memory> // 需要包含這個頭文件
?
int main()
{// 使用 make_shared 創(chuàng)建空對象std::shared_ptr<int> p1 = std::make_shared<int>();*p1 = 78;std::cout << "p1 = " << *p1 << std::endl; // 輸出78
?// 打印引用個數(shù)：1std::cout << "p1 Reference count = " << p1.use_count() << std::endl;
?// 第2個 shared_ptr 對象指向同一個指針std::shared_ptr<int> p2(p1);
?// 下面兩個輸出都是：2std::cout << "p2 Reference count = " << p2.use_count() << std::endl;std::cout << "p1 Reference count = " << p1.use_count() << std::endl;
?// 比較智能指針，p1 等于 p2if (p1 == p2) {std::cout << "p1 and p2 are pointing to same pointer\n";}
?std::cout<<"Reset p1 "<<std::endl;
?// 無參數(shù)調(diào)用reset，無關(guān)聯(lián)指針，引用個數(shù)為0p1.reset();std::cout << "p1 Reference Count = " << p1.use_count() << std::endl;// 帶參數(shù)調(diào)用reset，引用個數(shù)為1p1.reset(new int(11));std::cout << "p1  Reference Count = " << p1.use_count() << std::endl;
?// 把對象重置為NULL，引用計數(shù)為0p1 = nullptr;std::cout << "p1  Reference Count = " << p1.use_count() << std::endl;if (!p1) {std::cout << "p1 is NULL" << std::endl; // 輸出}return 0;
}

輸出結(jié)果

p1 = 78
p1 Reference count = 1
p2 Reference count = 2
p1 Reference count = 2
p1 and p2 are pointing to same pointer
Reset p1 
p1 Reference Count = 0
p1  Reference Count = 1
p1  Reference Count = 0
p1 is NULL

1.4 自定義刪除器 Deleter

1.4.1 下面將討論如何將自定義刪除器與 std :: shared_ptr 一起使用。

當 shared_ptr 對象超出范圍時，將調(diào)用其析構(gòu)函數(shù)。在其析構(gòu)函數(shù)中，它將引用計數(shù)減1，如果引用計數(shù)的新值為0，則刪除關(guān)聯(lián)的原始指針。 析構(gòu)函數(shù)中刪除內(nèi)部原始指針，默認調(diào)用的是delete()函數(shù)。

delete Pointer;

有些時候在析構(gòu)函數(shù)中，delete函數(shù)并不能滿足我們的需求，可能還想加其他的處理。

當 shared_ptr 對象指向數(shù)組

std::shared_ptr<int> p3(new int[12]);
像這樣申請的數(shù)組，應(yīng)該調(diào)用delete []釋放內(nèi)存，而shared_ptr析構(gòu)函數(shù)中默認delete并不能滿足需求。

給shared_ptr添加自定義刪除器

在上面在這種情況下，我們可以將回調(diào)函數(shù)傳遞給 shared_ptr 的構(gòu)造函數(shù)，該構(gòu)造函數(shù)將從其析構(gòu)函數(shù)中調(diào)用以進行刪除，即

// 自定義刪除器
void deleter(Sample * x)
{std::cout << "DELETER FUNCTION CALLED\n";delete[] x;
}
// 構(gòu)造函數(shù)傳遞自定義刪除器指針
std::shared_ptr<Sample> p3(new Sample[12], deleter);

完整的示例：

#include <iostream>
#include <memory>struct Sample
{Sample() {std::cout << "Sample\n";}~Sample() {std::cout << "~Sample\n";}
};void deleter(Sample * x)
{std::cout << "Custom Deleter\n";delete[] x;
}int main()
{std::shared_ptr<Sample> p3(new Sample[2], deleter);return 0;
}

輸出結(jié)果：

Sample
Sample
Custom Deleter
~Sample
~Sample

1.4.2 使用Lambda 表達式 / 函數(shù)對象作為刪除器

class Deleter
{public:void operator() (Sample * x) {std::cout<<"DELETER FUNCTION CALLED\n";delete[] x;}
};// 函數(shù)對象作為刪除器
std::shared_ptr<Sample> p3(new Sample[3], Deleter());// Lambda表達式作為刪除器，無需依賴/調(diào)用實現(xiàn)class Deleter類
std::shared_ptr<Sample> p4(new Sample[3], [](Sample * x){std::cout<<"DELETER FUNCTION CALLED\n";delete[] x;
});

1.5 shared_ptr 相對于普通指針的優(yōu)缺點

缺少 ++, – – 和 [] 運算符

與普通指針相比，shared_ptr僅提供-> 、*和==運算符，沒有+、-、++、--、[]等運算符。 示例：

#include<iostream>
#include<memory>struct Sample {void dummyFunction() {std::cout << "dummyFunction" << std::endl;}
};int main()
{std::shared_ptr<Sample> ptr = std::make_shared<Sample>();(*ptr).dummyFunction(); // 正常ptr->dummyFunction(); // 正常// ptr[0]->dummyFunction(); // 錯誤方式// ptr++;  // 錯誤方式//ptr--;  // 錯誤方式std::shared_ptr<Sample> ptr2(ptr);if (ptr == ptr2) // 正常std::cout << "ptr and ptr2 are equal" << std::endl;return 0;
}

NULL檢測

當我們創(chuàng)建 shared_ptr 對象而不分配任何值時，它就是空的；普通指針不分配空間的時候相當于一個野指針，指向垃圾空間，且無法判斷指向的是否是有用數(shù)據(jù)。 **shared_ptr 檢測空值方法**

std::shared_ptr<Sample> ptr3;
if(!ptr3)std::cout<<"Yes, ptr3 is empty" << std::endl;
if(ptr3 == NULL)std::cout<<"ptr3 is empty" << std::endl;
if(ptr3 == nullptr)std::cout<<"ptr3 is empty" << std::endl;

1.6 創(chuàng)建 shared_ptr 時注意事項

1.6.1 不要使用同一個原始指針構(gòu)造 shared_ptr

創(chuàng)建多個 shared_ptr 的正常方法是使用一個已存在的shared_ptr 進行創(chuàng)建，而不是使用同一個原始指針進行創(chuàng)建。 示例：

    int *num = new int(23);std::shared_ptr<int> p1(num);std::shared_ptr<int> p2(p1);  // 正確使用方法std::shared_ptr<int> p3(num); // 不推薦std::cout << "p1 Reference = " << p1.use_count() << std::endl; // 輸出 2std::cout << "p2 Reference = " << p2.use_count() << std::endl; // 輸出 2std::cout << "p3 Reference = " << p3.use_count() << std::endl; // 輸出 1

假如使用原始指針num創(chuàng)建了p1，又同樣方法創(chuàng)建了p3，當p1超出作用域時會調(diào)用delete釋放num內(nèi)存，此時num成了懸空指針，當p3超出作用域再次delete的時候就可能會出錯。

1.6.2 不要用棧中的指針構(gòu)造 shared_ptr 對象

shared_ptr 默認的構(gòu)造函數(shù)中使用的是delete來刪除關(guān)聯(lián)的指針，所以構(gòu)造的時候也必須使用new出來的堆空間的指針。 示例：

#include<iostream>
#include<memory>int main()
{int x = 12;std::shared_ptr<int> ptr(&x);return 0;
}

當 shared_ptr 對象超出作用域調(diào)用析構(gòu)函數(shù)delete 指針&x時會出錯。

1.6.3 建議使用 make_shared

為了避免以上兩種情形，建議使用make_shared()<>創(chuàng)建 shared_ptr 對象，而不是使用默認構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建。

std::shared_ptr<int> ptr_1 = make_shared<int>();
std::shared_ptr<int> ptr_2 (ptr_1);

另外不建議使用get()函數(shù)獲取 shared_ptr 關(guān)聯(lián)的原始指針，因為如果在 shared_ptr 析構(gòu)之前手動調(diào)用了delete函數(shù)，同樣會導致類似的錯誤。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【Smart_Point】C/C++ 中共享指针 shared_ptr的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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