C 中的智慧型指標

長久以來 c++ 最被人詬病的就是它的記憶體管理，寫個稍微複雜點的程式就經常會碰到記憶體洩漏問題。為了解決這個問題，c++ 也做了許多努力。

在 c++98 標準中首先提出了智慧型指標的概念，引入了 auto_ptr。但是在實踐中，auto_ptr 有不少問題。因此在 c++11 標準中對原有的智慧型指標又做了進一步的公升級，根據應用場景的不同，分成了 shared_ptr, weak_ptr, unique_ptr 三個智慧型指標類。

本文就來介紹一下這些指標類。

c++11 中引入的幾個智慧型指標的宣告在 memory 中。因此要使用智慧型指標需要包含這個標頭檔案。

#include

unique_ptr 顧名思義它具有某種唯一性。這種智慧型指標不共享它內部的指標。無法複製到其他 unique_ptr，無法通過值傳遞到函式。但是可以通過 c++11 中新引入的移動語義移動給另乙個 unique_ptr，當然移動之後它本身內部指標所對應的記憶體資源就轉移出去了，它自己就變成了乙個空指標了。

下面是乙個最簡單的例子，演示了兩種初始化 unique_ptr 智慧型指標的方法。

struct b 
virtual ~b()
};int main()
getchar();
}

執行的結果如下：

b::bar
b::~b
b::~b

可以看到，兩個 b 的例項都自動的呼叫了析構函式，因此我們就不需要自己去 delete 了。

下面再用乙個簡單的例子演示一下移動語義。

int main()
getchar();
}

執行結果如下：

b::bar
before move
b::~b
after move
b::~b

可以看到 p1 move 給 p2 後，p2 原先指向的物件就被析構掉了，同時 p1 擁有的物件也轉移了。這之後 p1 就是空指標了。

使用 unique_ptr 並不會影響 c++ 對多型的支援。比如下面這個例子：

struct b 
virtual ~b()
};struct d : b
~d() 
void bar() override 
};int main()
getchar();
}

執行結果如下：

d::d
d::bar
before move
b::~b
after move
d::~d
b::~b

下面來演示一下通過函式傳遞 unique_ptr 的方法：

std:
:unique_ptr pass_through(std:
:unique_ptr p)
int main()
getchar();
}

執行的結果如下：

d::d
d::bar
d::bar
d::~d
b::~b

我們知道派生類的指標可以賦值給基類指標。unique_ptr 也支援這麼做。比如下面的**片段：

std:
:unique_ptr p1 = std:
:make_unique(); // p is a unique_ptr that owns a d
std:
:unique_ptr p2 = std:
:move(p1);

但是如果反著寫就無法編譯了：

std:
:unique_ptr p1 = std:
:make_unique(); 
std:
:unique_ptr p2 = std:
:move(p1);

unique_ptr 可以放到容器中，下面是例子：

int main()
getchar();
}

執行結果如下：

d::d
d::d
d::bar
b::bar
d::bar
d::~d
b::~b
b::~b
d::~d
b::~b

unique_ptr 還支援new 多個物件，比如下面的**：

int main()
;        p[1].bar();
}getchar();
}

執行結果如下：

d::d
d::d
d::d
d::bar
d::~d
b::~b
d::~d
b::~b
d::~d
b::~b

上面的例子中，unique_ptr 指向的記憶體都是在 unique_ptr 離開作用域時釋放的。但是有時我們需要提前釋放，這時就可以用 reset() 方法。比如 p 是個 unique_ptr，那麼 p.reset() 就釋放了 p 中指向的記憶體資源。

另乙個常用的函式是 swap，這個可以交換兩個 unique_ptr，比如下面的例子：

struct b 
virtual
void bar() 
virtual ~b()
char c;
};int main()
getchar();
}

執行結果如下：

b::bar, c =1
b::bar, c =2
b::~b
b::~b

至此，unique_ptr 的基本用法就介紹完了，下面給出 unique_ptr 兩種形式，分別對應 new 和 new。

template
<
class t,
class deleter = std::default_delete> class unique_ptr;
template
<
class t,
class deleter
> class unique_ptr;

可以看到，我們還留下個 deleter 沒有介紹，這個 deleter 通常是用 lambda 表示式來實現的。有興趣的同學可以下面的**來學習：

可以說，unique_ptr 是用來取代 c++98 的 auto_ptr。在程式**中，遇到指標的地方，首選 unique_ptr，當 unique_ptr 不滿足需求時才考慮下面這兩種智慧型指標。

這種指標允許多個 shared_ptr 擁有同乙個記憶體資源。shared_ptr 內部維持著對擁有的記憶體資源的引用計數。比如有 5個 shared_ptr 擁有同乙個記憶體資源，那麼這個引用計數就是 5。這時如果乙個 shared_ptr 離開了它的作用域，那麼就還剩下 4 個 shared_ptr 擁有這個記憶體資源，引用計數就變為了 4。當引用計數下降到 0 時，這個記憶體資源就被釋放了。

下面是個簡單的例子,給出了使用 shared_ptr 的基本方法：

using
namespace
std;
int main()
getchar();
}

結果如下：

s1

s22

weak_ptr 並不具備指標的全部功能，比如因為它沒有過載 operator* 和 ->，所以不能直接訪問記憶體資源，但是 weak_ptr 可以轉化為 shared_ptr，之後就能訪問資源了。我們可以認為 weak_ptr 是一種用來輔助 shared_ptr 的輔助類。

weak_ptr 對物件是弱引用，不會增加物件的引用計數，shared_ptr 可以直接賦值給它，它可以通過呼叫 lock 函式來獲得 shared_ptr。

這個指標相對來說不是那麼常用，所以就不多介紹了。

下面給個例子，介紹 weak_ptr 和 shared_ptr 的轉換：

#include 
#include 
std::weak_ptr gw;
void f()
else 
}int main()
f();
}

執行結果如下：

use_count == 1: 42
use_count == 0: gw is expired

C 中的智慧型指標

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c 智慧型指標

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c 中的智慧型指標

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