C++智能指針詳解
更新時間：2022年08月17日 17:13:20 作者：頑張先生
從比較簡單的層面來看，智能指針是RAII(Resource Acquisition Is Initialization，資源獲取即初始化)機制對普通指針進行的一層封裝。這樣使得智能指針的行為動作像一個指針，本質上卻是一個對象，這樣可以方便管理一個對象的生命周期
優(yōu)缺點：
- 智能指針由原始指針的封裝，優(yōu)點是可以自動分配內存，不用擔心內存泄漏問題。
- 用于解決獨占/共享所有權指針的釋放，傳輸等問題。
- 但是沒有原始指針方便。
一. unique_ptr獨占指針
特點
都是圍繞獨占展開
特點一： 如其名，獨占。也就是說同一個內存空間同時只能有一個指針來管理。
int* pi = new int(10); //利用傳統(tǒng)指針在堆區(qū)開辟一個存放整數的區(qū)域
std::unique_ptr<int> u_pi_01{pi};//通過傳統(tǒng)指針創(chuàng)建智能指針
std::unique_ptr<int> u_pi_02{pi};//有意讓兩個獨占指針同時指向同一個內存區(qū)域這么寫編譯器不會報錯，但運行時會提示 error:double free detected in tcache 2
這也就印證了第一個特點，一個內存區(qū)域只能由一個指針管理。
特點二： 當指針超出作用域時，內存自動釋放
//由于指針的本質也是變量，離開作用范圍就會自動釋放
//因此我們需要通過在外部創(chuàng)建變量來保存指針所保存的地址
int* external_pi_1;//用于存儲傳統(tǒng)指針的地址
int* external_pi_2;//用于存儲智能指針的地址
{
int *pi = new int(10);//使用傳統(tǒng)指針在堆區(qū)開辟內存存儲整形
external_pi_1 = pi;
std::unique_ptr<int> u_pi{new int(10)};//使用智能指針在堆區(qū)開辟內存存儲
external_pi_2 = u_pi.get();
std::cout << *external_pi_1 << std::endl;//輸出10
std::cout << *external_pi_2 << std::endl;//輸出10
}
std::cout << *external_pi_1 << std::endl;//輸出10
std::cout << *external_pi_2 << std::endl;//輸出0可見傳統(tǒng)指針在局部作用域中開辟的內存在外部同樣可以訪問，也就是說我們使用傳統(tǒng)指針開辟內存之后在離開作用域時需要加上釋放內存的操作，不然會造成內存泄漏。
而智能指針我們不需要手動釋放內存，在離開作用域后會自動釋放。
特點三：由于特點一，修改指針不可以copy ，只能Move(轉移歸屬權)
std::unique_ptr<int> u_pi1 = std::make_unique<int>(10); //std::unique_ptr<int> u_pi2 = u_pi1;//嘗試用拷貝的方式共享內存，error:可別忘了這是獨占指針 std::unique_ptr<int> u_pi2 = move(u_pi1);使用move方法轉移內存擁有權。
也就是說，通過move函數，把指針u_pi1所指內存中的值掏空，然后安到指針u_pi2所指的內存上。
創(chuàng)建方式
方式一： 通過已有的傳統(tǒng)指針創(chuàng)建
int* pi = new int(10); //使用傳統(tǒng)指針在堆區(qū)開辟一個空間
std::unique_ptr<int> u_pi{pi};//利用創(chuàng)通指針創(chuàng)建智能指針方式二： 通過new方法創(chuàng)建
std::unique_ptr<int> u_pi{new int(10)};方式三： 通過std :: make_unique創(chuàng)建
std::unipue_ptr<int> u_pi = std::make_unique<int>(10);
傳遞方式
方式一： 通過move(),轉移擁有權.
void show(std::unique_ptr<int> u_pi)
{
std::cout<<*u_pi<<std::endl;
}
void test()
{
std::unique_ptr<int> u_pi{new int(10)};
show(move(u_pi)); //通過move轉移擁有權
}注意：將指針的擁有權轉入函數中后，在原作用域指針將被釋放，而該指針將在函數調用結束時釋放。也就是說，將智能指針以move的形式傳入函數后，在原作用域不能再使用該指針。
方式二： 通過引用傳遞
void show(const std::unique_ptr<int> &u_pi)//加cosnt 不是不能改變指向的值，不能改變指針的指向
{
std::cout << *u_pi << std::endl;
//u_pi.reset();加了const所以不能清空
}
void test()
{
std::unique_ptr<int> u_pi{new int(10)};
show(u_pi);
}注意： 將指針以引用的方式傳入函數，那么該指針在原作用域依然存活，并可以和所調用函數共同操作該內存空間數據。
方式三： 鏈式傳遞
std::unique_ptr<Person> get_unique(std::string str)
{
std::unique_ptr<Person> u_pi{new Person(str)};
return u_pi;
}
void test()
{
get_unique("hua")->show();//鏈式
}簡單使用
- 通過get()獲取地址
- 可以通過->調用成員函數
- 可以通過*調用解引用
- 通過reset()清空指針
class Person
{
public:
Perosn(std::string name):m_name(name){};
void show()
{
std::cout<<"name is "<<m_name<<std::endl;
}
private:
std::string m_name;
};
int main()
{
std::unique_ptr<Person> u_p{new Person("kimi")}; //用自定義類型創(chuàng)建
u_p->show();//可以通過->調用函數
(*u_p).show();//通過*解引用
std::cout<<u_p.get()<<std::endl;//通過get()獲取地址
u_p.reset();//清空指針
return 0;
}隱藏危險
用已有指針創(chuàng)建時，沒有及時清空傳統(tǒng)指針，導致同時有兩個指針指向這塊已經被“獨占”的區(qū)域。
int* pi = new int(10);
std::unique_ptr<int> u_pi{pi};//使用傳統(tǒng)指針創(chuàng)建，上式開辟的區(qū)域被獨占
*pi = 20; //沒有及時清空，依然可以通過獨占指針以外的方式修改內存二. shared_ptr 計數指針
特點
特點一： 可以通過copy共享內存。
std::shared_ptr<int> u_pi_1{new int(10)};
std::shared_ptr<int> u_pi_2 = u_pi_1;//通過復制拷貝特點二： 通過use_count();來查看計數 ,copy 計數加一，銷毀計數減一。
std::shanred_ptr<int> s_pi{new int(10)}; //s_pi.use_count() == 1
std::shanred_ptr<int> s_pi_copy = s_pi; //s_pi.use_count() == 2
s_pi = nullptr;//清空指針 //s_pi_copy.use_count() == 1特點三： 無論多少指針，都同用一份數據，因而同一份數據的use_count()一致。
std::shared_ptr<int> s_pi{new int(10)}; //s_pi.use_count() == 1
std::shared_ptr<int> s_pi_2 = s_pi; //s_pi.use_count() == 2
std::shared_ptr<int> s_pi_3 = s_pi_2; //s_pi.use_count() == 3
s_pi_2 = bullptr; //清空2指針 //s_pi.use_count() == 2傳遞方式
- 本質不變，在函數調用中，因為本身支持復制操作,所以不用加move可以直接傳遞。
- 并且在傳遞到函數中，use_count() 會增加，并在函數銷毀時候還原。
- 在函數中修改指向的值，在外部的指針指向的值也會改變。
- 使用引用傳遞,則在傳遞到函數中時，計數不會增加。
void get_use_1(std::shared_ptr<int> s_pi)
{
std::cout << s_pi.use_count() << std::endl;
}
void get_use_2(std::shared_ptr<int>& s_pi)
{
std::cout << s_pi.use_count() << std::endl;
}
void test()
{
std::shared_ptr<int> s_pi{new int(10)};
std::cout << s_pi.use_count() << std::endl;
get_use_1(s_pi);//在函數中計數會增加，但隨著函數銷毀，計數復原
get_use_2(s_pi);//以引用方式傳入，指針還是那個指針，計數不會增加
}輸出：1 2 1
隱藏危險
share_ptr帶來的循環(huán)依賴問題
class Person
{
public:
void set_friend(share_ptr<Person> p)
_friend = p;
private:
share_ptr<Person> _frient;
};
int main()
{
share_ptr<Person> p1 = make_shared("P1");
share_ptr<Person> p2 = make_shared("P2");
p1->set_friend(P2);
p2->set_friend(P1);//造成循環(huán)依賴，在main中的話，不會執(zhí)行析構
}解決:將_friend屬性改為weak_ptr 。
三. weak_ptr
weak_ptr 是一個不需要所有權的指針,所以我們可以通過用weak_ptr來聲明屬性，解決循環(huán)依賴
class Person
{
public:
void set_friend(share_ptr<Person> p)
_friend = p;
private:
weak_ptr<Person> _frient;//使用weak_ptr解決循環(huán)依賴
};
int main()
{
share_ptr<Person> p1 = make_shared("P1");
share_ptr<Person> p2 = make_shared("P2");
p1->set_friend(P2);
p2->set_friend(P1);
}可以通過lock()來將weak_pte升級為shared_ptr;
std::weak_ptr<Person> w_pi{new Person("hua")};
std::shared_ptr <Person> s_pi2 = w_pi.lock();到此這篇關于C++智能指針詳解的文章就介紹到這了,更多相關C++智能指針內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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