四種智慧型指標剖析

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智慧型指標是c++中乙個程式設計技巧。它保證記憶體的正確釋放，解決了記憶體洩漏的問題。有乙個思想叫做raii，raii指的是資源分配即初始化。我們通常會定義乙個類來封裝資源的分配和釋放，在建構函式中完成資源的分配和初始化，在析構函式中完成資源的清理。

在c++中，我們一般是使用new和delete來實現記憶體的初始化和釋放。正確的配對使用可以處理絕大部分問題，但是如果出現了執行流的跳轉，比如：語句中間出現了return，break，continue，goto，等關鍵字，我們的delete可能沒有執行，這樣就導致了記憶體沒有被釋放。又或者我們的語句出現了錯誤，丟擲異常導致程式結束，也有可能沒有執行delete語句。這些問題都導致了記憶體洩漏。智慧型指標的出現就是為了解決這些問題的。智慧型指標其實是乙個類，它可以自動的處理指標指向的動態資源的釋放。

發展歷程

auto_ptr

//模擬主要函式：
template
class autoptr
~autoptr()
t& operator*()
t* operator->()
autoptr(autoptr& ap)
autoptr& operator=(autoptr& ap)
return *this;
}};int main()

**如下：

任何時候我們都不使用auto_ptr，因為管理權的轉移是不符合我們正常指標的使用的，而且會引起程式崩潰，這個是不允許的。

最後，解釋一下，operator->()返回t*的原因：

//設定乙個類
struct student
//呼叫
autoptrsp = new student;
sp->num = 20;

sp->num等價於sp.operator->()。sp.operaotr->()返回t*指標之後，編譯器自動將原式優化為_ptr->num,從而實現對元素的訪問。

scoped_ptr

防拷貝的智慧型指標，boost版本相當於c++11的unique_ptr

//模擬拷貝的主要函式：
template
class scopedptr;

scoped_ptr通過將拷貝建構函式和賦值運算子過載定義為私有，同時只宣告不定義，這樣可以保證該類不能被拷貝。這就簡單的解決了auto_ptr因為拷貝導致的管理權轉移問題。

shared_ptr

引用計數的智慧型指標，這個類除了有指標之外，再多開闢了乙個記憶體空間，用於存放計數。這種智慧型指標是實現的最好的，在boost庫中，實現起來很複雜，因為要考慮多執行緒等情況。

//模擬主要函式
template
class sharedptr
//析構
~sharedptr()
}//拷貝構造
sharedptr(sharedptr& sp)
//賦值運算子過載
sharedptr& operator=(const sharedptr& sp)
_ptr = sp._ptr;
_refcount = sp._refcount;
(*_refcount)++;
}return *this;
}//*過載
t& operator*()
//->過載
t* operator->()
};

這個實現，將是比較實用的。但是依然有乙個場景下，會出現問題。這個問題叫做迴圈引用，問題的根源是引用計數被迴圈使用，不能減為0，導致死迴圈。下面以雙向鍊錶作為例子：

//定義乙個鍊錶節點如下
struct listnode;
//呼叫這個節點，設定這樣乙個場景
int main()

建立模型如下：

根據上面例子，_next和next都指向後面節點這個空間，next._refcount = 2。_prev和cur指向前面那個節點的空間，cur._refcount = 2。當程式結束的時候，next先被析構。若需要析構next就需要析構next._prev;要析構next._prev就需要析構cur;要析構cur就需要析構cur._next;要析構cur._next就需要析構next……這樣就造成了死迴圈。為了解決這個迴圈引用的問題，引入了弱指標weak_ptr。

weak_ptr

弱指標不單獨使用，它的存在就是為了解決使用shared_ptr造成的迴圈引用問題。

template
class weakptr
weakptr(const sharedptr& sp)
t& operator*()
t* operator->()
weakptr& operator=(const sharedptr& sp)
};//還需要修改一下兩處：
//1、修改listnode的結構
struct listnode;
//2、將weakptr定義為sharedptr的友元，因為weakptr中需要訪問sharedptr的私有成員
template
class sharedptr;

這樣，上面那個例子中，next._refcount = 1，cur._refcount = 1,就不會出現迴圈引用的問題了。

四種智慧型指標剖析

stl的四種智慧型指標

C 四種智慧型指標詳解

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