智慧型指標(一)初識

2021-10-06 13:51:18 字數 3090 閱讀 5587

1.1 動態記憶體和使用原因

程式使用記憶體大概可以分為「堆疊全常代」[1],和智慧型指標相關的是堆區,堆(heap)在c++中也被稱為自由空間。自由空間的「自由」應該理解為程式設計師自己編寫的自主控制其生命週期的空間,申請的空間大小相對寬裕[2]。

出於三個原因要使用動態記憶體

除此,智慧型指標是異常安全的。即異常退出也會成功釋放對應記憶體。

1.2 管理動態記憶體的方法

雖然c++程式設計師可以使用new和delete完成對動態記憶體的申請和釋放,但是該方式不正確使用會出現「記憶體洩漏」、「多次釋放同一空間」等問題,前者忘記釋放,後者無意多次釋放。為了減少這種管理動態記憶體上出錯概率,智慧型指標就出現了!c++有四個智慧型指標分別是:auto_ptr,unique_ptr,shared_ptr,weak_ptr, 其中後三個是c++11支援,auto_ptr於c++17被移除[3]。

#include中可以找到這些智慧型指標的定義,主要

template

<

class

y>

explicit

shared_ptr

( y* ptr )

;template

<

classy,

class

deleter

>

shared_ptr

( y* ptr, deleter d )

;//刪除器版本

template

<

classt,

class

deleter

= std::default_delete

>

class

unique_ptr

;template

<

classt,

class

deleter

>

class

unique_ptr

], deleter>

;template

<

class

t>

class

weak_ptr

;template

<

class

t>

class

auto_ptr

;template

<

>

class

auto_ptr

<

void

>

;

shared_ptrunique_ptr

都能夠幫助程式設計師管理好記憶體釋放時機,但是前者指的是可以由多個shared_ptr管理,後者只能通過乙個unique_ptr管理。

unique_ptr因為不用管理引用計數,效率可以和原始指標相媲美[5]。

std::shared_ptr sp = std::make_shared(2

,3);

std::shared_ptr

ssp(sp)

;std::shared_ptr

sssp

(ssp)

;std::cout

;std::unique_ptr up = std::make_unique(3

,4);

在unique_ptr和shared_ptr中雖可通過原始指標進行直接構造(但是這個函式是explict的),但是標準庫建議使用make_shared make_unique進行「安全的」構造由智慧型指標管理的物件。為什麼是安全的?看看這個例子就可以解開你的疑惑:

std::unique_ptr up;

a* pa =

new a;

//!!!暴露了動態記憶體的介面,任何乙個指標都可以通過這個釋放記憶體

up = std::unique_ptr

(pa)

;//up接管了記憶體

std::unique_ptr upup;

upup = std::unique_ptr

(pa)

;//upup接管了記憶體

//離開作用域,同乙個pa指向的記憶體釋放了兩次,嚴重錯誤

shared_ptr之所以叫做共享,是因為對於不止自己管理了這份資源,還有其他shared_ptr參與了管理;unique_ptr之所以叫做獨一無二的,是因為其擁有對資源的完全把控,不允許其他指標使用這份資源。unique_ptr通過禁止拷貝、賦值來實現獨佔功能

為什麼智慧型指標有make_shared和make_unique方法?看看這個例子你就知道了:

int

main()

如果你是通過這個方式初始化的智慧型指標,裸指標暴露了自己的位置,導致可能有多有unique_ptr指向了同一塊記憶體,從而進行兩次釋放資源。這個結論對於shared_ptr也適用:

std::shared_ptr up;

a* pa =

new a;

up = std::shared_ptr

(pa)

;std::shared_ptr upup;

upup = std::shared_ptr

(pa)

;

所以說,使用智慧型指標時最好使用安全的make_shared和make_unique(c++14)方法。

std::shared_ptr(new t(args...))相比,使用make_shared函式:

[1] 堆區,棧區,全域性(靜態)區,常量區和**區。

[2] 關於棧、堆、靜態儲存區最大可分配大小的**.

[3] 詳解c++11智慧型指標.

[4] auto_ptr沒有管理好拷貝操作,會導致多次釋放記憶體,因此在unique_ptr將拷貝禁止了。但是臨時右值和std::move可以實現類似於「拷貝的操作」

[5] 為何優先選用unique_ptr而不是裸指標?

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