发布于2021-05-30 19:44 阅读(1248) 评论(0) 点赞(20) 收藏(4)
C++STL共提供了四个智能指针: auto_ptr, unique_ptr,shared_ptr, weak_ptr 其中C++11只支持后三个,C++98支持所有四个。
auto_ptr采用所有权模式,下面有一个例子:
auto_ptr<string> p1 (new string ("I reigned lonely as a cloud."));
auto_ptr<string> p2;
p2 = p1; //auto_ptr不会报错.
当程序运行时访问p1将会报错,因为所有权从p1转让给了p2,此时p2不再引用该字符串从而变成空指针。
故auto_ptr的缺点是:存在潜在的内存崩溃问题!
unique_ptr用于替换auto_ptr,其采用所有权模式,并实现了独占式拥有或严格拥有概念,保证同一时间内只有一个智能指针可以指向该对象,它对于避免资源泄露(例如“以new创建对象后因为发生异常而忘记调用delete”)特别有用,还是上面那个例子:
unique_ptr<string> p3 (new string ("auto")); //#4
unique_ptr<string> p4; //#5
p4 = p3;//此时会报错!!
编译器认为p4=p3非法,避免了p3不再指向有效数据的问题。尝试复制p3时会编译期出错,而auto_ptr能通过编译期从而在运行期埋下出错的隐患。因此,unique_ptr比auto_ptr更安全。
另外unique_ptr还有更聪明的地方:当程序试图将一个 unique_ptr 赋值给另一个时,如果源 unique_ptr 是个临时右值,编译器允许这么做;如果源 unique_ptr 将存在一段时间,编译器将禁止这么做,比如:
unique_ptr<string> pu1(new string ("hello world"));
unique_ptr<string> pu2;
pu2 = pu1; // #1 不允许
unique_ptr<string> pu3;
pu3 = unique_ptr<string>(new string ("You")); // #2 允许
其中#1留下悬挂的unique_ptr(pu1),这可能导致危害。而#2不会留下悬挂的unique_ptr,因为它调用 unique_ptr 的构造函数,该构造函数创建的临时对象在其所有权让给 pu3 后就会被销毁。这种随情况而已的行为表明,unique_ptr 优于允许两种赋值的auto_ptr 。
注:如果确实想执行类似与#1的操作,C++有一个标准库函数std::move(),让你能够将一个unique_ptr赋给另一个。例如:
unique_ptr<string> ps1, ps2;
ps1 = demo("hello");
ps2 = move(ps1);
ps1 = demo("alexia");
cout << *ps2 << *ps1 << endl;
(额外:boost库的boost::scoped_ptr也是一个独占性智能指针,但是它不允许转移所有权,从始而终都只对一个资源负责,它更安全谨慎,但是应用的范围也更狭窄。)
shared_ptr实现共享式拥有概念。多个智能指针可以指向相同对象,该对象和其相关资源会在“最后一个引用被销毁”时候释放。
它使用计数机制来表明资源被几个指针共享。可以通过成员函数use_count()来查看资源的所有者个数。除了可以通过new来构造,还可以通过传入auto_ptr, unique_ptr,weak_ptr来构造。
当复制一个shared_ptr,引用计数会+1。当我们调用release()或者当一个shared_ptr离开作用域时,计数减1。当计数等于0时,则delete内存。
成员函数:
use_count :返回引用计数的个数
unique :返回是否是独占所有权( use_count 为 1)
swap :交换两个 shared_ptr 对象(即交换所拥有的对象)
reset :放弃内部对象的所有权或拥有对象的变更, 会引起原有对象的引用计数的减少
get :返回内部对象(指针)
share_ptr的简单例子:
int main()
{
string *s1 = new string("s1");
shared_ptr<string> ps1(s1);
shared_ptr<string> ps2;
ps2 = ps1;
cout << ps1.use_count()<<endl; //2
cout<<ps2.use_count()<<endl; //2
cout << ps1.unique()<<endl; //0
string *s3 = new string("s3");
shared_ptr<string> ps3(s3);
cout << (ps1.get()) << endl; //033AEB48
cout << ps3.get() << endl; //033B2C50
swap(ps1, ps3); //交换所拥有的对象
cout << (ps1.get())<<endl; //033B2C50
cout << ps3.get() << endl; //033AEB48
cout << ps1.use_count()<<endl; //1
cout << ps2.use_count() << endl; //2
ps2 = ps1;
cout << ps1.use_count()<<endl; //2
cout << ps2.use_count() << endl; //2
ps1.reset(); //放弃ps1的拥有权,引用计数的减少
cout << ps1.use_count()<<endl; //0
cout << ps2.use_count()<<endl; //1
}
share_ptr的缺点为:当两个对象相互使用一个shared_ptr成员变量指向对方,会造成循环引用,使引用计数失效,从而导致内存泄漏,此时需要使用weak_ptr。
weak_ptr是用来解决shared_ptr相互引用时的死锁问题,如果说两个shared_ptr相互引用,那么这两个指针的引用计数永远不可能下降为0,资源永远不会释放;它是对对象的一种弱引用,不会增加对象的引用计数;它和shared_ptr之间可以相互转化,shared_ptr可以直接赋值给它,它可以通过调用lock函数来获得shared_ptr。
class B; //声明
class A
{
public:
shared_ptr<B> pb_;
~A()
{
cout << "A delete\n";
}
};
class B
{
public:
shared_ptr<A> pa_;
~B()
{
cout << "B delete\n";
}
};
void fun()
{
shared_ptr<B> pb(new B());
shared_ptr<A> pa(new A());
cout << pb.use_count() << endl; //1
cout << pa.use_count() << endl; //1
pb->pa_ = pa;
pa->pb_ = pb;
cout << pb.use_count() << endl; //2
cout << pa.use_count() << endl; //2
}
int main()
{
fun();
return 0;
}
可以看到fun函数中pa ,pb之间互相引用,两个资源的引用计数为2,当要跳出函数时,智能指针pa,pb析构时两个资源引用计数会减1,但是两者引用计数还是为1,导致跳出函数时资源没有被释放(A、B的析构函数没有被调用)运行结果没有输出析构函数的内容,造成内存泄露。如果把其中一个改为weak_ptr就可以了,我们把类A里面的shared_ptr pb_,改为weak_ptr pb_ ,运行结果如下:
1
1
1
2
B delete
A delete
这样的话,资源B的引用开始就只有1,当pb析构时,B的计数变为0,B得到释放,B释放的同时也会使A的计数减1,同时pa析构时使A的计数减1,那么A的计数为0,A得到释放。
注意:我们不能通过weak_ptr直接访问对象的方法,比如B对象中有一个方法print(),我们不能这样访问,pa->pb_->print(),因为pb_是一个weak_ptr,应该先把它转化为shared_ptr,如:
shared_ptr<B> p = pa->pb_.lock();
p->print();
weak_ptr 没有重载*
和->
运算符,但可以使用 lock 获得一个可用的 shared_ptr 对象. 注意, weak_ptr 在使用前需要检查合法性.
成员函数:
expired :用于检测所管理的对象是否已经释放, 如果已经释放, 返回 true; 否则返回 false.
lock :用于获取所管理的对象的强引用(shared_ptr). 如果 expired 为 true, 返回一个空的 shared_ptr; 否则返回一个 shared_ptr, 其内部对象指向与 weak_ptr 相同.
use_count :返回与 shared_ptr 共享的对象的引用计数.
reset :将 weak_ptr 置空.
weak_ptr :支持拷贝或赋值, 但不会影响对应的 shared_ptr 内部对象的计数.
weakptr的作为弱引用指针,其实现依赖于counter的计数器类和share_ptr的赋值,构造,所以先把counter和share_ptr简单实现
class Counter
{
public:
Counter() : s(0), w(0){};
int s; //share_ptr的引用计数
int w; //weak_ptr的引用计数
};
counter对象的目地就是用来申请一个块内存来存引用基数,s是share_ptr的引用计数,w是weak_ptr的引用计数,当w为0时,删除Counter对象。
template <class T>
class WeakPtr; //为了用weak_ptr的lock(),来生成share_ptr用,需要拷贝构造用
template <class T>
class SharePtr
{
public:
SharePtr(T *p = 0) : _ptr(p)
{
cnt = new Counter();
if (p)
cnt->s = 1;
cout << "in construct " << cnt->s << endl;
}
~SharePtr()
{
release();
}
SharePtr(SharePtr<T> const &s)
{
cout << "in copy con" << endl;
_ptr = s._ptr;
(s.cnt)->s++;
cout << "copy construct" << (s.cnt)->s << endl;
cnt = s.cnt;
}
SharePtr(WeakPtr<T> const &w) //为了用weak_ptr的lock(),来生成share_ptr用,需要拷贝构造用
{
cout << "in w copy con " << endl;
_ptr = w._ptr;
(w.cnt)->s++;
cout << "copy w construct" << (w.cnt)->s << endl;
cnt = w.cnt;
}
SharePtr<T> &operator=(SharePtr<T> &s)
{
if (this != &s)
{
release();
(s.cnt)->s++;
cout << "assign construct " << (s.cnt)->s << endl;
cnt = s.cnt;
_ptr = s._ptr;
}
return *this;
}
T &operator*()
{
return *_ptr;
}
T *operator->()
{
return _ptr;
}
friend class WeakPtr<T>; //方便weak_ptr与share_ptr设置引用计数和赋值
protected:
void release()
{
cnt->s--;
cout << "release " << cnt->s << endl;
if (cnt->s < 1)
{
delete _ptr;
if (cnt->w < 1)
{
delete cnt;
cnt = NULL;
}
}
}
private:
T *_ptr;
Counter *cnt;
};
share_ptr的给出的函数接口为:构造,拷贝构造,赋值,解引用,通过release来在引用计数为0的时候删除_ptr和cnt的内存。
template <class T>
class WeakPtr
{
public: //给出默认构造和拷贝构造,其中拷贝构造不能有从原始指针进行构造
WeakPtr()
{
_ptr = 0;
cnt = 0;
}
WeakPtr(SharePtr<T> &s) : _ptr(s._ptr), cnt(s.cnt)
{
cout << "w con s" << endl;
cnt->w++;
}
WeakPtr(WeakPtr<T> &w) : _ptr(w._ptr), cnt(w.cnt)
{
cnt->w++;
}
~WeakPtr()
{
release();
}
WeakPtr<T> &operator=(WeakPtr<T> &w)
{
if (this != &w)
{
release();
cnt = w.cnt;
cnt->w++;
_ptr = w._ptr;
}
return *this;
}
WeakPtr<T> &operator=(SharePtr<T> &s)
{
cout << "w = s" << endl;
release();
cnt = s.cnt;
cnt->w++;
_ptr = s._ptr;
return *this;
}
SharePtr<T> lock()
{
return SharePtr<T>(*this);
}
bool expired()
{
if (cnt)
{
if (cnt->s > 0)
{
cout << "empty" << cnt->s << endl;
return false;
}
}
return true;
}
friend class SharePtr<T>; //方便weak_ptr与share_ptr设置引用计数和赋值
protected:
void release()
{
if (cnt)
{
cnt->w--;
cout << "weakptr release" << cnt->w << endl;
if (cnt->w < 1 && cnt->s < 1)
{
//delete cnt;
cnt = NULL;
}
}
}
private:
T *_ptr;
Counter *cnt;
};
weak_ptr一般通过share_ptr来构造,通过expired函数检查原始指针是否为空,lock来转化为share_ptr。
原文链接:https://blog.csdn.net/TABE_/article/details/117391903
作者:你莫说是我
链接:http://www.phpheidong.com/blog/article/86744/6e192cb98949fc788ce0/
来源:php黑洞网
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---无人问津也好,技不如人也罢,你都要试着安静下来,去做自己该做的事,而不是让内心的烦躁、焦虑,坏掉你本来就不多的热情和定力
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