c++11引入了三种智能指针

gaosmile

很多人谈到c++，说它特别难，可能有一部分就是因为c++的内存管理吧，不像java那样有虚拟机动态的管理内存，在程序运行过程中可能就会出现内存泄漏，然而这种问题其实都可以通过c++11引入的智能指针来解决，相反我还认为这种内存管理还是c++语言的优势，因为尽在掌握。

c++11引入了三种智能指针：

• std::shared_ptr
• std::weak_ptr
• std::unique_ptr
  
  

shared_ptr

shared_ptr使用了引用计数，每一个shared_ptr的拷贝都指向相同的内存，每次拷贝都会触发引用计数+1，每次生命周期结束析构的时候引用计数-1，在最后一个shared_ptr析构的时候，内存才会释放。

使用方法如下：

1. <font style="background-color:rgb(255, 255, 255)"><font face="Tahoma"><font color="black">
   
2. struct ClassWrapper {
   
3.     ClassWrapper() {
   
4.         cout << "construct" << endl;
   
5.         data = new int[10];
   
6.     }
   
7.     ~ClassWrapper() {
   
8.         cout << "deconstruct" << endl;
   
9.         if (data != nullptr) {
   
10.             delete[] data;
    
11.         }
    
12.     }
    
13.     void Print() {
    
14.         cout << "print" << endl;
    
15.     }
    
16.     int* data;
    
17. };
    
18. 
    
19. void Func(std::shared_ptr<ClassWrapper> ptr) {
    
20.     ptr->Print();
    
21. }
    
22. 
    
23. int main() {
    
24.     auto smart_ptr = std::make_shared<ClassWrapper>();
    
25.     auto ptr2 = smart_ptr; // 引用计数+1
    
26.     ptr2->Print();
    
27.     Func(smart_ptr); // 引用计数+1
    
28.     smart_ptr->Print();
    
29.     ClassWrapper *p = smart_ptr.get(); // 可以通过get获取裸指针
    
30.     p->Print();
    
31.     return 0;
    
32. }</font></font></font>
复制代码

• 智能指针还可以自定义删除器，在引用计数为0的时候自动调用删除器来释放对象的内存，代码如下：
  
• std::shared_ptr<int> ptr(new int, [](int *p){ delete p; });
  

关于shared_ptr有几点需要注意：

• 不要用一个裸指针初始化多个shared_ptr，会出现double_free导致程序崩溃

• 通过shared_from_this()返回this指针，不要把this指针作为shared_ptr返回出来，因为this指针本质就是裸指针，通过this返回可能 会导致重复析构，不能把this指针交给智能指针管理。

1. 
   
2. class A {
   
3.     shared_ptr<A> GetSelf() {
   
4.        return shared_from_this();
   
5.        // return shared_ptr<A>(this); 错误，会导致double free
   
6.     }  
   
7. };

复制代码

• 尽量使用make_shared，少用new。
• 不要delete get()返回来的裸指针。
• 不是new出来的空间要自定义删除器。
• 要避免循环引用，循环引用导致内存永远不会被释放，造成内存泄漏。
  1. 
     
  2. using namespace std;
     
  3. struct A;
     
  4. struct B;
     
  5. 
     
  6. struct A {
     
  7.    std::shared_ptr<B> bptr;
     
  8.    ~A() {
     
  9.        cout << "A delete" << endl;
     
  10.   }
      
  11. };
      
  12. 
      
  13. struct B {
      
  14.    std::shared_ptr<A> aptr;
      
  15.    ~B() {
      
  16.        cout << "B delete" << endl;
      
  17.    }
      
  18. };
      
  19. 
      
  20. int main() {
      
  21.    auto aaptr = std::make_shared<A>();
      
  22.    auto bbptr = std::make_shared<B>();
      
  23.    aaptr->bptr = bbptr;
      
  24.    bbptr->aptr = aaptr;
      
  25.    return 0;
      
  26. }

  复制代码
  
  

上面代码，产生了循环引用，导致aptr和bptr的引用计数为2，离开作用域后aptr和bptr的引用计数-1，但是永远不会为0，导致指针永远不会析构，产生了内存泄漏，如何解决这种问题呢，答案是使用weak_ptr。

weak_ptr

weak_ptr是用来监视shared_ptr的生命周期，它不管理shared_ptr内部的指针，它的拷贝的析构都不会影响引用计数，纯粹是作为一个旁观者监视shared_ptr中管理的资源是否存在，可以用来返回this指针和解决循环引用问题。

• 作用1：返回this指针，上面介绍的shared_from_this()其实就是通过weak_ptr返回的this指针，这里参考我之前写的源码分析shared_ptr实现的文章，最后附上链接。
• 作用2：解决循环引用问题。
  1. 
     
  2. struct A;
     
  3. struct B;
     
  4. 
     
  5. struct A {
     
  6.    std::shared_ptr<B> bptr;
     
  7.    ~A() {
     
  8.        cout << "A delete" << endl;
     
  9.    }
     
  10.    void Print() {
      
  11.        cout << "A" << endl;
      
  12.    }
      
  13. };
      
  14. 
      
  15. struct B {
      
  16.    std::weak_ptr<A> aptr; // 这里改成weak_ptr
      
  17.    ~B() {
      
  18.        cout << "B delete" << endl;
      
  19.    }
      
  20.    void PrintA() {
      
  21.        if (!aptr.expired()) { // 监视shared_ptr的生命周期
      
  22.            auto ptr = aptr.lock();
      
  23.            ptr->Print();
      
  24.       }
      
  25.    }
      
  26. };
      
  27. 
      
  28. int main() {
      
  29.    auto aaptr = std::make_shared<A>();
      
  30.    auto bbptr = std::make_shared<B>();
      
  31.    aaptr->bptr = bbptr;
      
  32.    bbptr->aptr = aaptr;
      
  33.    bbptr->PrintA();
      
  34.    return 0;
      
  35. }
      
  36. 输出：
      
  37. A
      
  38. A delete
      
  39. B delete

  复制代码
  
  

unique_ptr

std::unique_ptr是一个独占型的智能指针，它不允许其它智能指针共享其内部指针，也不允许unique_ptr的拷贝和赋值。使用方法和shared_ptr类似，区别是不可以拷贝：

1. 
   
2. using namespace std;
   
3. 
   
4. struct A {
   
5.    ~A() {
   
6.        cout << "A delete" << endl;
   
7.    }
   
8.    void Print() {
   
9.        cout << "A" << endl;
   
10.    }
    
11. };
    
12. 
    
13. 
    
14. int main() {
    
15.    auto ptr = std::unique_ptr<A>(new A);
    
16.    auto tptr = std::make_unique<A>(); // error, c++11还不行，需要c++14
    
17.    std::unique_ptr<A> tem = ptr; // error, unique_ptr不允许移动
    
18.    ptr->Print();
    
19.    return 0;
    
20. }

复制代码

unique_ptr也可以像shared_ptr一样自定义删除器，使用方法和shared_ptr相同。

关于c++11的智能指针的使用就介绍到这里