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智能指針是代理模式的具體應(yīng)用，它使用 RAII 技術(shù)代理了裸指針，能夠自動(dòng)釋放內(nèi)存， 無需程序員干預(yù)，所以被稱為“智能指針”。

智能指針不是指針，而是一個(gè)對(duì)象，所以不要對(duì)其調(diào)用delete，它會(huì)自動(dòng)管理初始化時(shí)的指針，在離開作用域時(shí)析構(gòu)釋放內(nèi)存。

智能指針也沒有定義加減運(yùn)算，不能隨意移動(dòng)指針地址，這樣避免了指針越界操作。

在使用上：

如果指針是“獨(dú)占”使用，就應(yīng)該選擇 unique_ptr，它為裸指針添加了很多限制，更加安全 。

如果指針是“共享”使用，就應(yīng)該選擇 shared_ptr，它的功能非常完善，用法幾乎與原始指針一樣

使用智能指針要加頭文件#include <memory>

工廠函數(shù)make_unique()、make_shared()不只是返回智能指針對(duì)象，其內(nèi)部也有優(yōu)化。

如果你已經(jīng)理解了智能指針，就盡量不要再使用裸指針、new 和 delete 來操作內(nèi)存了。

unique_ptr

unique_ptr需要手動(dòng)初始化，聲明的時(shí)候必須用模板參數(shù)指定類型：

unique_ptr<int> ptr1(new int(10)); // int智能指針 assert(*ptr1 = 10); // 可以使用*取內(nèi)容 assert(ptr1 != nullptr); // 可以判斷是否為空指針 unique_ptr<string> ptr2(new string("hello")); // string智能指針 assert(*ptr2 == "hello"); // 可以使用*取內(nèi)容 assert(ptr2->size() == 5); // 可以使用->調(diào)用成員函數(shù)

也可以調(diào)用工廠函數(shù)，強(qiáng)制創(chuàng)建智能指針的時(shí)候必須初始化：

auto ptr3 = make_unique<int>(42); // 工廠函數(shù)創(chuàng)建智能指針 assert(ptr3 && *ptr3 == 42); auto ptr4 = make_unique<string>("god of war"); // 工廠函數(shù)創(chuàng)建智能指針 assert(!ptr4->empty());

unique_ptr表示該智能指針的所有權(quán)是唯一的，不允許共享，任何時(shí)候只能有一個(gè)人持有。

它禁止拷貝賦值，但是可以使用std::move()顯式地聲明所有權(quán)轉(zhuǎn)移：

auto ptr1 = make_unique<int>(42); // 工廠函數(shù)創(chuàng)建智能指針 assert(ptr1 && *ptr1 == 42); // 此時(shí)智能指針有效 auto ptr2 = ptr1; // 編譯有問題 auto ptr2 = std::move(ptr1); // 使用move()轉(zhuǎn)移所有權(quán) assert(ptr2 && *ptr2 == 42); assert(ptr1); // 此時(shí)智能指針無效.會(huì)報(bào)錯(cuò)

指針的所有權(quán)就被轉(zhuǎn)走了，原來的 unique_ptr 變成了空指針，新的 unique_ptr 接替了管理權(quán)，保證所有權(quán)的唯一性

shared_ptr

基本使用方式與unique_ptr并無不同：

shared_ptr<int> ptr1(new int(10)); // int智能指針 assert(*ptr1 = 10); // 可以使用*取內(nèi)容 shared_ptr<string> ptr2(new string("hello")); // string智能指針 assert(*ptr2 == "hello"); // 可以使用*取內(nèi)容 auto ptr3 = make_shared<int>(42); // 工廠函數(shù)創(chuàng)建智能指針 assert(ptr3 && *ptr3 == 42); // 可以判斷是否為空指針 auto ptr4 = make_shared<string>("zelda"); // 工廠函數(shù)創(chuàng)建智能指針 assert(!ptr4->empty()); // 可以使用->調(diào)用成員函數(shù)

不過它的所有權(quán)可以被安全共享，支持拷貝賦值

auto ptr1 = make_shared<int>(42); // 工廠函數(shù)創(chuàng)建智能指針 assert(ptr1 && ptr1.unique() ); // 此時(shí)智能指針有效且唯一 auto ptr2 = ptr1; // 直接拷貝賦值，不需要使用move() assert(ptr1 && ptr2); // 此時(shí)兩個(gè)智能指針均有效 assert(ptr1 == ptr2); // shared_ptr可以直接比較 // 兩個(gè)智能指針均不唯一，且引用計(jì)數(shù)為2 assert(!ptr1.unique() && ptr1.use_count() == 2); assert(!ptr2.unique() && ptr2.use_count() == 2);

其內(nèi)部使用引用計(jì)數(shù)，所以具有完整的”值語義“，可以在任何場(chǎng)合下代替原始指針。

不過維護(hù)引用計(jì)數(shù)的存儲(chǔ)和管理都是成本，過度使用會(huì)降低運(yùn)行效率。其引用計(jì)數(shù)也會(huì)帶來循環(huán)引用，下面是簡(jiǎn)化后的典型例子：

#include <iostream> #include <memory> #include <assert.h> using namespace std; class Node final { public:using this_type = Node;using shared_type = std::shared_ptr<this_type>;shared_type next; // 使用只能指針來指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn) }; int main() {auto n1 = make_shared<Node>(); // 工廠函數(shù)創(chuàng)建智能指針auto n2 = make_shared<Node>();// 此時(shí)引用計(jì)數(shù)均為1assert(n1.use_count() == 1);assert(n2.use_count() == 1);// 產(chǎn)生循環(huán)引用n1->next = n2;n2->next = n1;// 此時(shí)引用計(jì)數(shù)均為2,且無法減到0，內(nèi)存泄露assert(n1.use_count() == 2);assert(n2.use_count() == 2); }

這個(gè)例子很簡(jiǎn)單，你一下子就能看出存在循環(huán)引用。但在實(shí)際開發(fā)中，指針的關(guān)系可不像例 子那么清晰，很有可能會(huì)不知不覺形成一個(gè)鏈條很長(zhǎng)的循環(huán)引用，復(fù)雜到你根本無法識(shí)別， 想要找出來基本上是不可能的。 想要從根本上杜絕循環(huán)引用，光靠 shared_ptr 是不行了，必須要用到weak_ptr。

weak_ptr

它專門為打破循環(huán)引用而設(shè)計(jì)，只觀察指針，不會(huì)增 加引用計(jì)數(shù)（弱引用），但在需要的時(shí)候，可以調(diào)用成員函數(shù) lock()，獲取 shared_ptr（強(qiáng)引用） 。用法如下

#include <iostream> #include <memory> #include <assert.h> using namespace std; class Node final { public:using this_type = Node;// 改用weak_ptrusing shared_type = std::weak_ptr<this_type>;shared_type next; // 使用只能指針來指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn) }; int main() {auto n1 = make_shared<Node>(); // 工廠函數(shù)創(chuàng)建智能指針auto n2 = make_shared<Node>();// 此時(shí)引用計(jì)數(shù)均為1assert(n1.use_count() == 1);assert(n2.use_count() == 1);// 產(chǎn)生循環(huán)引用n1->next = n2;n2->next = n1;// 因?yàn)槭褂昧藈eak_ptr，引用計(jì)數(shù)為1assert(n1.use_count() == 1);assert(n2.use_count() == 1);if (!n1->next.expired()) { // 檢查指針是否有效auto ptr = n1->next.lock(); // lock()獲取shared_ptrassert(ptr == n2);} }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C++智能指针使用指南 part1:基本使用的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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