C++11 shared_ptr智能指针超级具体

发布时间：2022-07-13 11:27 所属栏目：51 来源：互联网

导读：在实际的 C++ 开发中，我们经常会遇到诸如程序运行中突然崩溃、程序运行所用内存越来越多最终不得不重启等问题，这些问题往往都是内存资源管理不当造成的。比如：有些内存资源已经被释放，但指向它的指针并没有改变指向（成为了野指针），并且后续还在使用

　　在实际的 C++ 开发中，我们经常会遇到诸如程序运行中突然崩溃、程序运行所用内存越来越多最终不得不重启等问题，这些问题往往都是内存资源管理不当造成的。比如：
　　有些内存资源已经被释放，但指向它的指针并没有改变指向（成为了野指针），并且后续还在使用；
　　有些内存资源已经被释放，后期又试图再释放一次（重复释放同一块内存会导致程序运行崩溃）；
　　没有及时释放不再使用的内存资源，造成内存泄漏，程序占用的内存资源越来越多。

　　所谓智能指针，可以从字面上理解为“智能”的指针。具体来讲，智能指针和普通指针的用法是相似的，不同之处在于，智能指针可以在适当时机自动释放分配的内存。也就是说，使用智能指针可以很好地避免“忘记释放内存而导致内存泄漏”问题出现。由此可见，C++ 也逐渐开始支持垃圾回收机制了，尽管目前支持程度还有限。
　　C++ 智能指针底层是采用引用计数的方式实现的。简单的理解，智能指针在申请堆内存空间的同时，会为其配备一个整形值（初始值为 1），每当有新对象使用此堆内存时，该整形值 +1；反之，每当使用此堆内存的对象被释放时，该整形值减 1。当堆空间对应的整形值为 0 时，即表明不再有对象使用它，该堆空间就会被释放掉。

　　接下来，我们将分别对 shared_ptr、unique_ptr 以及 weak_ptr 这 3 个智能指针的特性和用法做详细的讲解，本节先介绍 shared_ptr 智能指针。
　　C++11 shared_ptr智能指针
　　实际上，每种智能指针都是以类模板的方式实现的，shared_ptr 也不例外。shared_ptr<T>（其中 T 表示指针指向的具体数据类型）的定义位于<memory>头文件，并位于 std 命名空间中，因此在使用该类型指针时，程序中应包含如下 2 行代码：
　　#include <memory>
　　using namespace std;
　　注意，第 2 行代码并不是必须的，也可以不添加，则后续在使用 shared_ptr 智能指针时，就需要明确指明std::。

　　值得一提的是，和 unique_ptr、weak_ptr 不同之处在于，多个 shared_ptr 智能指针可以共同使用同一块堆内存。并且，由于该类型智能指针在实现上采用的是引用计数机制，即便有一个 shared_ptr 指针放弃了堆内存的“使用权”（引用计数减 1），也不会影响其他指向同一堆内存的 shared_ptr 指针（只有引用计数为 0 时，堆内存才会被自动释放）。
　　1、shared_ptr智能指针的创建
　　shared_ptr<T> 类模板中，提供了多种实用的构造函数，这里给读者列举了几个常用的构造函数（以构建指向 int 类型数据的智能指针为例）。

　　1) 通过如下 2 种方式，可以构造出 shared_ptr<T> 类型的空智能指针：
　　std::shared_ptr<int> p1; //不传入任何实参
　　std::shared_ptr<int> p2(nullptr); //传入空指针 nullptr
　　注意，空的 shared_ptr 指针，其初始引用计数为 0，而不是 1。

　　2) 在构建 shared_ptr 智能指针，也可以明确其指向。例如：
　　std::shared_ptr<int> p3(new int(10));
　　由此，我们就成功构建了一个 shared_ptr 智能指针，其指向一块存有 10 这个 int 类型数据的堆内存空间。

　　同时，C++11 标准中还提供了 std::make_shared<T> 模板函数，其可以用于初始化 shared_ptr 智能指针，例如：
　　std::shared_ptr<int> p3 = std::make_shared<int>(10);
　　以上 2 种方式创建的 p3 是完全相同。

　　2、shared_ptr<T>模板类提供的成员方法
　　为了方便用户使用 shared_ptr 智能指针，shared_ptr<T> 模板类还提供有一些实用的成员方法，它们各自的功能如表 1 所示。

　　shared_ptr<T>模板类常用成员方法
　　成员方法名功能
　　operator=() 重载赋值号，使得同一类型的 shared_ptr 智能指针可以相互赋值。
　　operator*() 重载 * 号，获取当前 shared_ptr 智能指针对象指向的数据。
　　operator->() 重载 -> 号，当智能指针指向的数据类型为自定义的结构体时，通过 -> 运算符可以获取其内部的指定成员。
　　swap() 交换 2 个相同类型 shared_ptr 智能指针的内容。
　　reset() 当函数没有实参时，该函数会使当前 shared_ptr 所指堆内存的引用计数减 1，同时将当前对象重置为一个空指针；当为函数传递一个新申请的堆内存时，则调用该函数的 shared_ptr 对象会获得该存储空间的所有权，并且引用计数的初始值为 1。
　　get() 获得 shared_ptr 对象内部包含的普通指针。
　　use_count() 返回同当前 shared_ptr 对象（包括它）指向相同的所有 shared_ptr 对象的数量。
　　unique() 判断当前 shared_ptr 对象指向的堆内存，是否不再有其它 shared_ptr 对象再指向它。
　　operator bool() 判断当前 shared_ptr 对象是否为空智能指针，如果是空指针，返回 false；反之，返回 true。
　　除此之外，C++11 标准还支持同一类型的 shared_ptr 对象，或者 shared_ptr 和 nullptr 之间，进行 ==，!=，<，<=，>，>= 运算。

（编辑：ASP站长网）

C++11 shared_ptr智能指针 超级具体

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