必须要注意的 C++ 动态内存资源管理(三)——智能指针

七.前言

在前面一节，我们简单实现了三种类型资源的”指针对象”。其实在c++11的标准库中已经为我们准备了这样的指针对象——智能指针" title="智能指针">智能指针，分别是：shared_ptr , unique_ptr(取代了auto_ptr) , weak_ptr。下面我们简单来介绍一下这三类智能指针的特点和适用情况。

八.shared_ptr智能指针

shared_ptr指针适用的就是前一节所说的第3类资源指针。 shared_ptr是模板类，所以可以通过任意的指针类型(这里介绍使用的是动态分配的指针，但可以不是动态分配创建的，后面会介绍)来初始化。 shared_ptr对象可以进行拷贝，赋值；当一个对象A拷贝B或者B赋值给A，其根本都是将B的资源共享给A，然后将该资源的引用次数增加；当引用该资源的最后一个shared_ptr对象销毁的时候，会自动把该资源释放掉。下面看shared_ptr的相关操作：

shared_ptr<T>sp(T* res)

将资源res交给sp来管理，资源不使用时会自动释放。

shared_ptr<T>sp = make_spared(params)

用params参数构造T类型的对象并且交给sp来管理。

p可以作为条件判断，若p指向一个对象，则为true，否则为false。

对shared_ptr<T>对象解引用，得到的是由p管理的T类型对象的引用。

p->mem

等价于(p).mem

p.get()

返回p中保存的T指针

swap(p,q)

交换p,q各自内部的T指针，注意p,q类型要相同

p.swap(q)

同上

p = q

p,q必须都是shared_ptr指针，并且各自管理的指针类型能相互转换。此操作会递减p的引用次数，递增q的引用次数；若p的引用次数变为0，则其管理的原内存会自动释放。

shared_ptr<T>sp(q)

使得sp引用q所占资源。

p.reset() , p.reset(q)

放弃p对资源的引用，若为唯一引用，还会释放内存。若传有参数q，则让p引用q所占资源。

p.use_count()

返回与p共享的智能指针数量；可能很慢，主要用于调试。

p.unique()

若p.use_count()为1，返回true,否则返回false

我们用下面这段简单的代码来理解shared_ptr智能指针的使用：

shared_ptrstring new shared_ptrstring p cout p endl cout q endl q q cout p endl cout p endl

事实上，在不是那种临界资源的情况下，我们管理内存资源大多是使用shared_ptr智能指针。而引用计数实现的有使用者保留，无使用者才释放内存似乎完美地解决了内存释放问题。然而shared_ptr也有缺陷，不过我们留到后面来讲。

九.unique_ptr智能指针

unique_ptr指针适用的就是前一节所说的第2类资源指针。 unique_ptr是模板类，所以可以通过任意的指针类型(这里介绍使用的是动态分配的指针，但可以不是动态分配创建的，后面会介绍)来初始化。 unique_ptr对象不可以进行拷贝，赋值；只能通过相关函数让unique_ptr让出的支配权然后其他unique_ptr接收。这样就保证了支配权的唯一性。下面看unique_ptr的相关操作：

unique_ptr<T>up(T* res)

将资源res交给up来管理，资源不使用时会自动释放。

p可以作为条件判断，若p指向一个对象，则为true，否则为false。

对shared_ptr<T>对象解引用，得到的是由p管理的T类型对象的引用。

p->mem

等价于(p).mem。

p.get()

返回p中保存的T指针。

swap(p,q)

交换p,q各自内部的T指针，注意p,q类型要相同。

p.swap(q)

同上。

p = q

这是无效操作，unique_ptr不能进行赋值。

unique_ptr<T>sp(q)

这是无效操作，unique_ptr不能进行拷贝。

p = nullptr

释放p指向的对象，并将p置为控。

p.release()

p放弃对指针的控制权，返回资源指针，并将p置为空。

p.reset(T* q)

释放p指向的对象，并将p置为空，若传入参数q，则让p指向q该指针。

p.reset(q.release())

释放掉p指向的对象，q将自身指向对象的控制权转移给p，然后q自身置为空。

我们用下面这段简单的代码来理解unique_ptr智能指针的使用：

unique_ptrstring q unique_ptrstring new cout p endl qp cout q endl

特别的，unique_ptr智能指针还可以用于管理动态数组：

unique_ptr new i i i upi i i i i upi

一般来说，我们不常用unique_ptr智能指针来管理动态内存。而是管理类似于数据库连接对象等资源。有时我们的资源内存不一定是通过动态分配，而且释放有时候也不仅仅是delete 指针而已。所以，我们以后在使用unique_ptr指针的时候还需要传入删除器。这个，我们后面会详细讲到。

十.weak_ptr智能指针

weak_ptr 是一种不控制所指向对象生命期的智能指针，它指向一个由 shared_ptr 管理的对象。将一个 weak_ptr 绑定到一个 shared_ptr 不会改变 shared_ptr 的引用次数。一旦最后一个指向对象的shared_ptr 被销毁，对象就会被释放；即使这个时候存在 weak_ptr 指向了该对象，对象还是会被释放。所以我们可以把 weak_ptr 看作是一种”弱引用”。

weak_ptr<T>wp

空 weak_ptr 可以指向类型为T的对象

weak_ptr<T>wp(sp)

与shared_ptr sp指向相同的对象，T必须可以转化为sp指向对象的类型。

w = p

p 可以是weak_ptr或者shared_ptr。赋值后w,p共享对象。但是w不干涉对象声明周期。

w.reset()

m置为空。

w.use_count()

与m共享资源的shared_ptr个数。

w.expired()

若w.use_count()为0,返回true，否则返回false。