c++智能指针
c++11之前的auto_ptr; c++11新加的unique_ptr, shared_ptr以及weak_ptr。
头文件:#include <memory>
1.auto_ptr
std::auto_ptr是我第一个看的智能指针,也是标准库里的智能指针,有许多缺陷。 使用方式: auto const ptr = std::auto_ptr<int>(new int);
首先看下结构:
class Base1
{
//__int64 ss;
//public:
bool dd;
int m_itest;
public:
virtual void func(){
cout << "test successed" << endl;
}
};//先写一个测试类
main函数如下:
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
auto_ptr <Base1> base1(new Base1);//可理解为先声明一个名为base1的Base1类型智能指针,然后再base1里面管理new Base1
if (base1.get())//get是智能指针的函数,返回当前当前智能指针对象,即用以判断是否为空
{
base1->func();
}
return 0;
}
正常用法是这样,然而我们可以再仔细翻看下底层:
1、base1.get():返回当前指针对象;
2、base1.release():清空当前智能指针对象,并返回类型指针。所以假如我们要正常删除,那么需要这样:
Base1*base2 = base1.release();
delete base2;
很麻烦对不对,没关系,还有第三个函数呢
3、base1.reset():从图中可看出,是重置智能指针,即把内存删除,且智能指针指向空,但类型不变,所以可以这样安全便捷地删除:
base1.reset();
然而继续看,还有一个问题:
auto_ptr还重载了等号操作符,由图可知意思是把赋值智能指针的内存交给被赋值智能指针,即如下意思:
auto_ptr <Base1> base2;
base2 = base1;//将base1的控制权转交给base2,且base1清空了 等同于base2(base1)
base2->func();
因此这样就有些问题,控制权可以随便转换,但是只有一个在用,用起来会受到诸多限制,所以有了下面的智能指针。
2.unique_ptr
C++11引入了许多便捷的功能,其中也包括这个,在用之前我们可以先看下底层:
可以清楚的看到,unique_ptr中的拷贝构造和赋值操作符被删除了,所以也就意味着,他和auto_ptr有区别,控制权唯一,不能随意转换。用法都差不多:
unique_ptr<Base1> base1(new Base1);
unique_ptr<Base1> base2;//但是不能用拷贝构造和等号赋值把base1赋值给base2了
但是如果想切换控制权的话也不是没有办法,我们可以看到还有个这样的函数:move和foward
要理解这两个函数,首先要理解c++11引入的move和forward;而要理解move和forward得先理解左值和右值概念。所以还是讲全一点吧(已经了解的就直接跳过可以):
补充知识点(其实可以直接看我下一篇更方便理解:点击打开链接):
1)、左值与右值:
左值指的是既能够出现在等号左边也能出现在等号右边的变量(或表达式),右值指的则是只能出现在等号右边的变量(或表达式)。需要注意的是,左值是指表达式结束后依然存在的持久对象,而右值是指表达式结束时就不再存在的临时对象。T& 指向的是 lvalue,而 const T& 指向的,却可能是 lvalue 或 rvalue,左值引用&与右值引用&&(右值引用是c++11加上的)。
2)、move和forward:
需要明确的是,move函数可以是用于构造函数,也可以用于赋值函数,但都需要手动显示添加。其实move函数用直白点的话来说就是省去拷贝构造和赋值时中间的临时对象,将资源的内存从一个对象移动到(共享也可以)另一个对象。官话是:c++11 中的 move() 是这样一个函数,它接受一个参数,然后返回一个该参数对应的右值引用。
std::forward<T>(u) 有两个参数:T 与 u。当T为左值引用类型时,u将被转换为T类型的左值,否则u将被转换为T类型右值。如此定义std::forward是为了在使用右值引用参数的函数模板中解决参数的完美转发问题。
其实这里说的不够清晰,可以看一下这篇博客深入了解一下https://blog.****.net/yhc166188/article/details/79466806。
这两个函数体也就很明朗了——重载move版本的拷贝构造函数以及重载move版本的等号赋值函数。
意思就是:把右值的对象(right)移动给左值(_myt&),并且右值清空。
那么用法来了:
unique_ptr<Base1> base1(new Base1);
unique_ptr<Base1> base2=std::move(base1);//base1变成empty
unique_ptr<Base1> base3;
base3 = std::move(base2);//base2变成empty
其它的成员函数就不一一赘述,和auto_ptr大致上是相同的。总结,某种程度来说比auto_ptr更为安全,适用部分特殊情况。
3.shared_ptr
如果完全理解了上面两个ptr的底层,那么shared_ptr的也就容易理解多了。但是和前两者有很大区别——
前两者控制权唯一,切换的时候把前面的清除。而shared_ptr不会,照例看下底层:
很显然,可以直接赋值和调用拷贝构造函数,且不会清空原本的智能指针。用法就很简单了:
shared_ptr<Base1> base1(new Base1);
shared_ptr<Base1> base2=base1;
shared_ptr<Base1> base3;
base3 = base2;//三个共享一个
有个地方需要注意,当删除一个智能指针时,并不影响其它两个智能指针的继续使用。因为该片内存添加了一个引用计数,每shared_ptr一次,引用计数+1;每次调用析构函数,引用计数减一。直到最后一个智能指针删除,才会释放内存。
注意:
1、在继续查看时,你会发现两个函数:其实就是和unique_ptr一样可以通过move来切换控制权,这个时候是切换,不是共享了。
2、接下来,还有两个函数:
其实auto_ptr也有,只是一样,没必要截图了)也就是说,auto_ptr和unique_ptr都可以通过move函数转换成shared_ptr类型,当然,一样是切换控制权的形式,即旧的置空。
用法如下:
auto_ptr<Base1> base1(new Base1);
shared_ptr<Base1> base2=move(base1);
4.weak_ptr
std::weak_ptr是解决野指针问题的一个很好的方法。通过使用原始指针,不可能知道引用的数据是否已被释放。相反,通过std::shared_ptr管理数据std::weak_ptr并向用户提供数据,用户可以通过调用expired()或检查数据的有效性lock()。你不能std::shared_ptr单独做到这一点,因为所有std::shared_ptr实例共享数据的所有权,在删除所有实例之前,数据不会std::shared_ptr被删除。就好像你本地设置一个(拥有)指针为空(删除内存),所有其他(弱)指向同一内存的指针也设置为空
weak_ptr用于解决”引用计数”模型循环依赖问题,weak_ptr指向一个对象,并不增减该对象的引用计数器。weak_ptr用于配合shared_ptr使用,并不影响动态对象的生命周期,即其存在与否并不影响对象的引用计数器。weak_ptr并没有重载operator->和operator *操作符,因此不可直接通过weak_ptr使用对象。weak_ptr提供了expired()与lock()成员函数,前者用于判断weak_ptr指向的对象是否已被销毁,后者返回其所指对象的shared_ptr智能指针(对象销毁时返回”空”shared_ptr)。
以下是使用以下方法检查悬挂指针的示例:
#include <iostream>
#include <memory>
int main()
{
// OLD, problem with dangling pointer
// PROBLEM: ref will point to undefined data!
int* ptr = new int(10);
int* ref = ptr;
delete ptr;
// NEW
// SOLUTION: check expired() or lock() to determine if pointer is valid
// empty definition
std::shared_ptr<int> sptr;
// takes ownership of pointer
sptr.reset(new int);
*sptr = 10;
// get pointer to data without taking ownership
std::weak_ptr<int> weak1 = sptr;
// deletes managed object, acquires new pointer
sptr.reset(new int);
*sptr = 5;
// get pointer to new data without taking ownership
std::weak_ptr<int> weak2 = sptr;
// weak1 is expired!
if (auto tmp = weak1.lock())
std::cout << *tmp << '\n';
else
std::cout << "weak1 is expired\n";
// weak2 points to new data (5)
if (auto tmp = weak2.lock())
std::cout << *tmp << '\n';
else
std::cout << "weak2 is expired\n";
}
下图列出了weak_ptr支持的操作(来源于C++ Primer Fifth Edition 中文版):
1、他不像其余三种,可以通过构造函数直接分配对象内存;他必须通过shared_ptr来共享内存。
2、没有重载opreator*和->操作符,也就意味着即使分配到对象,他也没法使用该对象
3、不主动参与引用计数,即,share_ptr释放了,那么weak_ptr所存的对象也释放了。
4、使用成员函数use_count()可以查看当前引用计数,expired()判断引用计数是否为空。
5、lock()函数,返回一个shared_ptr智能指针: