C++中的动态内存与智能指针

在C++中，我们通过new（在动态内存中为对象分配空间并初始化对象）和delete（销毁该对象，并释放内存）直接分配和释放动态内存。

如下代码：

有些人有这样的疑问，指针一定要new吗？其实指针和new没有什么关系。这里的new在动态内存里为对象分配了内存空间，并返回了一个指向该对象的指针。new是申请堆空间，不是在栈上分配内存，指针只要指向有效的内存空间就可以。比如：

        int  
        i 
        int  
        *p  i 
        //p可以直接使用了 

new直接初始化对

象：

new分配const对象必须进行初始化，并且返回的是一个指向const对象的指针：

当然new申请内存分配的时候也不是都会成功的，一旦一个程序用光了他的所有可用内存（虽然这种情况一般很少发生），new表达式就会失败。这时候会抛出bad_alloc异常。所以我们需要通过delete来释放占用的内存。在这里注意delete并不是要删除指针，而是释放指针所指的内存。

        int  
        i 
        int  
        *pi  i 
        string str   
        double  
        *pd   
        new  
        double 
        delete  
        str  
        // 错误：str不是一个指针 
        delete  
        pi   
        // 错误：pi指向一个局部变量 
        delete  
        pd   
        // 正确 

使用new和delete来管理动态内存常出的一些错误：

1.忘记delete，即导致了“内存泄漏”，

2.野指针。在对象已经被释放掉之后，（这里注意，此时的指针成为了悬垂指针，即指向曾经存在的对象，但该对象已经不再存在。结果未定义，而且难以检测。）这时候我们再次使用，会产生使用非法内存的指针。

不过如果我们需要保留指针，可以在delete以后将nullptr赋予指针，这样指针就不指向任何对象了，如下代码：

        auto p 
        new  
        auto  
        auto q  p 
        delete  
        p 
        p  nullptr 

题外话：在测试这个问题的时候，我输出了下q的值发现还是42，并且没有报错，后来在delete p之后，我又给*p = 19;这个时候 p ,q的值在输出的时候都是19，也没有报错。这个代码其实根本就是错误的了，因为p,q已经没有有效的内存空间了。这里是释放了内存，但指针的值不变，指向的内存不会清0，指向的这片内存区域是待分配的，如果没有被其他数据覆盖的话，你就能幸运得输出这主要原因是你分配的内存小，没有继续分配，被占用的概率小所致。我用的xcode，换到VS下就正常报错了，是因为VS为了从编译器的角度上解决缓冲区溢出等问题，加上的这种功能，C++标准里面没有这么要求，所有xcode和gcc是不会检查的。所以在这里 建议大家写纯C++代码的时候用vs。

3.重复delete，就会使自由空间遭到破坏如：

        string *ps1   
        new  
        string  
        ,*ps2  ps1 
        delete  
        ps1 
        delete  
        ps2 
        //ps2的内存已经被释放了 

虽然显示的管理内存在性能上有一定的优势，但是随着多线程程序的出现和广泛使用，内存管理不佳的的情况变得更严重。所以C++标准库中的智能指针" title="智能指针">智能指针很好的解决了这些问题。

auto_ptr以对象的方式管理堆分配的内存，并在适当的时间（比如析构），释放内存。我们只需要将new操作返回的指针作为auto_ptr的初始值，而不需要调用delete：

但是auto_ptr在拷贝时会返回一个左值并且不能调用delete[];所以在C++11中改用shared_ptr(允许多个指针指向一个对象),unique_ptr（“独占”所指向的对象）还有weak_ptr它是一种不控制所指对象生存期的智能指针，指向shared_ptr所管理的对像，在memory头文件中。

如下代码：

当然我们也可以shared_ptr和new来结合使用，但是必须使用直接初始化的形式来初始化一个智能指针，

但是最好不要混合使用普通指针和智能指针，最安全的分配和使用动态内存的方法是调用make_shared的标准库函数。在使用它的时候，必须指定想要创建的对象类型。

如果我们不传递任何参数，对象会进行值初始化

shared_ptr 实现了引用计数型的智能指针，当进行拷贝的时候，计数器都会递增。而对一个对象进行赋值时，赋值操作符减少左操作数所指对象的引用计数（减1，如果引用计数为减至0，则删除对象），并增加右操作数所指对象的引用计数（加1），如下代码：

        auto p  make_shared 
        int 
        //p 指向的对象只有p一个引用者 
        auto qp 
        //此时对象有两个引用者 
        auto r  make_shared 
        int 
        r  q 

此时r的引用技术为0，r原指对象被自动释放。q的引用计数增加。

weak_ptr的使用和析构都不会改变shared_ptr的引用计数。weak_ptr可以使用一个非常重要的成员函数lock()从被观测的shared_ptr获得一个可用的shared_ptr对象， 从而操作资源。但当expired()==true的时候，lock()函数将返回一个存储空指针的shared_ptr.如下：

        include  
        boost/smart_ptr.hpp 
        include  
        boost/make_shared.hpp 
        using  
        namespace  
        boost 
        using  
        namespace  
        std 
        int  
        _tmain 
        int  
        argc, _TCHAR* argv 
          
        shared_ptr 
        int 
         sp 
        new  
        int 
          
        assertsp.use_count   
          
        weak_ptr 
        int 
         wpsp  
        //从shared_ptr创建weak_ptr 
          
        assertwp.use_count   
          
          
        wp.expired 
        //判断weak_ptr观察的对象是否失效 
          
           
        shared_ptr 
        int 
         sp2  wp.lock 
        //获得一个shared_ptr 
           
        *sp2   
           
        assertwp.use_count   
          
          
        assertwp.use_count   
          
          

当我们定义一个unique_ptr的时候，需要将其绑定到一个new返回的指针。

只能有一个uniqu_ptr指向对象，也就是说它不能被拷贝，也不支持赋值。但是我们可以通过move来移动

        std::unique_ptr 
        int 
         p1 
        new  
        int 
        std::unique_ptr 
        int 
         p2  p1  
        // 编译会出错 
        std::unique_ptr 
        int 
         p3  std::movep1  
        // 转移所有权, 现在那块内存归p3所有, p1成为无效的指针. 
           
        p3.reset  
        //释放内存. 
        p1.reset  
        //实际上什么都没做.