C++智能指针

一.为什么需要智能指针

在抛异常过程中我们可能会内存泄漏的问题。


double Division(int a, int b)
{// 当b == 0时抛出异常if (b == 0){throw "Division by zero condition!";}return (double)a / (double)b;
}
void Func()
{// 这里可以看到如果发生除0错误抛出异常，另外下面的array没有得到释放。// 所以这里捕获异常后并不处理异常，异常还是交给外面处理，这里捕获了再// 重新抛出去。int* array = new int[10];try {int len, time;cin >> len >> time;cout << Division(len, time) << endl;}//先释放array再抛出异常catch (...){cout << "delete []" << array << endl;delete[] array;throw;}// ...cout << "delete []" << array << endl;delete[] array;
}
int main()
{try{Func();}catch (const char* errmsg){cout << errmsg << endl;}return 0;
}

我们是先手动释放自己申请的资源，再重写抛出异常。虽然能解决，但过于麻烦。

所以我们引出了智能指针，让申请的资源在生命周期结束后，自动释放。

二.auto_ptr 不建议使用

//头文件
#include<memory>
using namespace std;int main()
{//auto_ptr<类型> 变量名（new）auto_ptr<int> a(new int(5));auto_ptr<int> b;}

auto_ptr虽然确实能让申请的资源在生命周期结束时释放，但有不足之处。况且我们有更好用的智能指针。

1.赋值/拷贝实现只是转移的资源的所有权

b=a 进行赋值后a的资源转移给了b，再对a访问就会访问空.

2.不支持对数组类型的管理

三.unique_ptr 不支持拷贝/赋值

如果不进行拷贝/赋值建议使用unique_ptr

当我们申请多个对象时，该怎么做呢？

int main()
{unique_ptr<Date> p1(new Date(2, 2, 2));unique_ptr<Date> p2(new Date[5]);
}

可以看到这种写法是不对的，根本原因是我们没有传删除器，导致delete和new[]进行匹配。

对于new[] 我们可以自己传删除器，也可以走模板特化。

四.shared_ptr 可拷贝/赋值

和unique_ptr不同的是，删除器不能传给模板参数，要传给对象的形参。

make_shared

这两种初始化方式有什么不同吗？

从功能上没有什么区别，但用make_shared<T>（）能缓解内存碎片化。

shared_ptr 除了为对象申请一块空间外，还会额外申请空间来记录有多少个指针指向这块空间。

make_shared 会把这两部分空间一块申请，让申请的空间集中在一块，而new要分别申请两次，会造成内存碎片化。

shared_ptr原理

智能指针原理：通过类来封装原始指针，再创建该类的对象，等到出了作用域，生命周期结束，对象就会自动调用析构函数释放资源。

shared_ptr就是在这基础上考虑怎么实现指针的复制。

*p1赋值/拷贝*p2会让两个指针同时指向同一块空间，*p1析构了，*p2还在那么该空间就不能释放，只有指向该空间的所有指针都消失才能析构。

所有我们专门申请一块空间来记录该空间有多少个指针指向它，每多一个指向它的count就++，减少就--，count==0时就释放。

那么count类型是什么？
int 说明每一个智能指针都有独立的count 同时指向一块空间的指针要有同一个count才行

static int 设为静态变量的话，它是属于整个类的，所有指针都有同一个count，对于指向不同空间的指针肯定是不行的。

int* 才可以。指向相同空间的指针，就同时指向该空间对应的计数空间。

shared_ptr简单实现

#include<functional>
namespace wws
{template<class T>class shared_ptr{public:shared_ptr(T* ptr=nullptr):_ptr(ptr), _pcount(new int(1)){};//需要传删除器的初始化template<class D>shared_ptr(T* ptr,D* del):_ptr(ptr), _pcount(new int(1)),_del(del){};//拷贝shared_ptr(const shared_ptr<T>& s){_ptr = s._ptr;_pcount = s._pcount;*_pcount++;}//删除指向该空间的一个指针void release(){//为0释放空间if (--*(_pcount) == 0){//delete _ptr;_del(_ptr);delete _pcount;_ptr = _pcount=nullptr;}}//赋值 可能是已存在对象赋值给已存在对象 p1=p2//1.p1已经指向一块空间，先对p1指向的计数空间-- 在指向p2指向的空间//2.给自己赋值，无意义的情况 p1=p1 p1=p2但p1p2指向同一块空间shared_ptr<T>& operator=(const shared_ptr<T>& s){//排除自己给自己赋值if (_ptr != s._ptr){//先删除再指向别的空间release();_ptr = s._ptr;_pcount = s._pcount;*_pcount++;}return *this;}~shared_ptr(){release();}T& operator*(){return *_ptr;}T* operator->(){return _ptr;}T* get() const{return _ptr;}private:T* _ptr;int* _pcount;//D _del D不是传给模板的不能用//D 是一个可调用对象（函数，函数指针，仿函数，lambda） 可以用包装器来包装它function<void(T* ptr)> _del = [](T* ptr){delete ptr; };//给缺省值是为了不传删除器的情况};
}