27 智能指针

目录

• 1 内存泄漏问题
• 2 智能指针

1 内存泄漏问题

• 动态申请堆空间，用完后不归还

• C++ 语言中没有垃圾回收机制

• 指针无法控制所指堆空间的生命周期

• 示例1：内存泄漏

  • Demo

    #include <iostream>
    #include <string>
    
    using namespace std;
    
    // 测试类
    class Test
    {
        int i;
    public:
        Test(int i) {
            this->i = i;
        }
        int value() {
            return i;
        }
        ~Test() {
        }
    };
    
    int main()
    {
        for(int i = 0; i < 5; i++) {
            Test* p = new Test(i);
            cout << p->value() << endl; 
        }
        
        return 0;
    }
    

  • 编译运行

    0
    1
    2
    3
    4
    

  • 存在内存泄漏：24 行定义的局部变量 p 在 for 循环结束后会自动销毁，但其所指向的堆空间并没有消失，那么就没有人没有使用这块堆空间，造成内存泄漏

• 需要什么？

  • 需要一个特殊的指针
  • 指针生命周期结束时主动释放堆空间 ---> 避免内存空间忘记释放的问题
  • 一片堆空间最多只能由一个指针标识 ---> 避免一块内存空间多次释放的问题
  • 杜绝指针运算和指针比较 ---> 避免指针越界，防止野指针的出现

2 智能指针

• 解决方案

  • 重载指针特征操作符（-> 和 *）
  • 只能通过类的成员函数重载
  • 重载函数不能使用参数
  • 只能定义一个重载函数

• 示例2：智能指针

  • Demo

    #include <iostream>
    #include <string>
    
    using namespace std;
    
    // 测试类
    class Test
    {
        int i;
    public:
        Test(int i) {
            cout << "Test(int i)" << endl;
            this->i = i;
        }
        int value() {
            return i;
        }
        ~Test() {
            cout << "~Test()" << endl;
        }
    };
    
    
    // 智能指针类
    class Pointer
    {
        Test* mp;
    public:
        Pointer(Test* p = NULL) {
            mp = p;
        }
        
        Pointer(const Pointer& obj) {
            // 不需要释放成员变量所指向堆空间，因为是构造函数，mp还是一个野指针，不能delete
            mp = obj.mp;
            const_cast<Pointer&>(obj).mp = NULL;
        }
        
        Pointer& operator = (const Pointer& obj) {
            if( this != &obj ) {
                // 首先释放“被赋值的对象”的成员所指向的堆空间
                delete mp;
                mp = obj.mp;
                const_cast<Pointer&>(obj).mp = NULL;
            }    
            return *this;
        }
        
        Test* operator -> () {
            return mp;
        }
        
        Test& operator * () {
            return *mp;
        }
        
        bool isNull() {
            return (mp == NULL);
        }
        
        ~Pointer() {
            delete mp;
        }
    };
    
    int main()
    {
        Pointer p1 = new Test(0);
        
        cout << p1->value() << endl;
        
        Pointer p2 = p1;
        
        cout << p1.isNull() << endl;
        
        cout << p2->value() << endl;
        
        return 0;
    }
    

  • 编译运行

    Test(int i)
    0
    1
    0
    ~Test()
    

• 智能指针使用规则：只能用来指向堆空间中的对象或者变量