C 11之智慧型指標

2021-07-13 23:55:19 字數 2883 閱讀 9300

c++98提供了了智慧型指標auto_ptr，但c++11已將其摒棄，並提供了unique_ptr和shared_ptr。這三種智慧型指標模板都定義了類似指標的物件，可以將new獲得的位址賦給這種物件。當智慧型指標過期時，這些記憶體將自動被釋放。其基本用法如下：

#include #include #include class report


~report() 


void comment() const 


};int main()


return 0;


}
輸出：

object created!

using auto_ptr

object deleted!

object created!

using shared_ptr

object deleted!

object created!

using unique_ptr

object deleted!

我們可以將這三種智慧型指標分成兩類。

對於auto_ptr和unique_ptr，它們使用的策略是：對於特定的物件，只能有乙個智慧型指標可擁有它。若通過copy建構函式或copy assignment操作符複製智慧型指標，它們會變成null，而複製所得的指標將取得資源的唯一擁有權。這樣做的好處是防止當多個auto_ptr或者unique_ptr同時指向乙個物件時物件會被刪除一次以上。

而對於shared_ptr，它使用的策略是」引用計數「，例如，賦值時，計數將加1，而指標過期時，計數將減1。僅當最後乙個指標過期時，才呼叫delete。

c++11提倡我們使用unique_ptr，那麼unique_ptr為何優於auto_ptr呢？

考慮下面這段程式

#include #include #include using namespace std;


int main()
執行這段程式將直接崩潰。在語句#2中，p2接管string物件的所有權後，p1的所有權將被剝奪。前面說過，這是好事，可防止p1和p2的析構函式試圖刪除同乙個物件。但在語句#3中，我們又使用了p1，這是件壞事，因為p1不再指向有效的資料。

現在我們用unique_ptr替換auto_ptr來執行程式

#include #include #include using namespace std;


int main()
這次不同的是，程式在編譯期間便出錯了。編譯器認為語句#2非法，避免了p1不再指向有效資料的問題。因此，unique_ptr比auto_ptr更安全（編譯階段錯誤比潛在的程式崩潰更安全）。

但有時候，將乙個智慧型指標賦給另乙個並不會留下危險的懸掛指標。假設有如下函式定義：

unique_ptrdemo(const char *s)
並假設編寫了如下**：

unique_ptrps = demo("uniquely special");
demo()返回乙個臨時unique_ptr，然後ps接管了原本歸返回的unique_ptr所有的物件，而返回的unique_ptr被銷毀。這沒有問題，因為ps擁有了string物件的所有權。但這裡的另乙個好處是，demo()返回的臨時unique_ptr很快被銷毀，沒有機會使用它來訪問無效的資料。換句話說，沒有理由禁止這種賦值。

總之，程式試圖將乙個unique_ptr賦給另乙個時，如果源unique_ptr是個臨時右值，編譯器允許這樣做；如果源unique_ptr將存在一段時間，編譯器將禁止這樣做。

然而，unique_ptr如何能夠區分安全和不安全的用法呢？答案是它使用了c++11新增的移動建構函式和右值引用。

此外，unique_ptr有new和delete的版本，而auto_ptr和shared_ptr只有new和delete的版本。

#include #include #include using namespace std;


int main()
現在我們在程式中使用shared_ptr，程式正常執行。因為我們將p1複製給p2時，p1和p2都包含指向string物件的指標，當p1和p2都被析構時，才會呼叫string物件的delete函式。

shared_ptr還允許指定」刪除器「，這是乙個函式或函式物件，當引用次數為0時便被呼叫。刪除器對shared_ptr建構函式而言是可有可無的第二引數。例如：當我們需要自定義乙個資源管理類lock時，對於乙個mutex的互斥器物件，在構造時呼叫lock()，在析構時呼叫unlock()。為了防止lock物件的copying行為，我們考慮使用引用計數法，希望儲存有資源直到它的最後乙個使用者被銷毀。此時我們可以使用shared_ptr的刪除器。

class lock 


private:


shared_ptrmutexptr;


};

如果程式要使用多個指向同乙個物件的指標，應選擇shared_ptr。這樣的情況包括：有乙個指標陣列，並使用一些輔助指標來標識特定的元素，如最大的元素和最小的元素；兩個物件包含都指向第三個物件的指標；stl容器包含指標。很多stl演算法都支援複製和賦值操作，這些操作可用於shared_ptr，但不能用於unique_ptr（編譯器發出警告）和auto_ptr（行為不確定）。

如果程式不需要多個指向同乙個物件的指標，則可使用unqiue_ptr。如果函式使用new分配記憶體，並返回指向該記憶體的指標，將其返回型別宣告為unique_ptr是不錯的選擇。這樣，所有權將轉讓給接受返回值的unique_ptr，而該智慧型指標將負責呼叫delete。可將unique_ptr儲存到stl視窗中，只要不呼叫將乙個unique_ptr複製或賦給另乙個的方法或演算法（如sort()）。

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