C++智能指针

1、智能指针概述

智能指针本身是个类，程序员在为指针进行内存分配后，可能忘记使用delete销毁内存，为了避免这个问题，出现了智能指针。智能指针在创建时调用构造函数，在消亡时（超出使用范围以后）自动调用析构函数，这样就起到一个内存回收的作用。智能指针的对象都是栈上创建。

2、四种智能指针讲解

2.1 std::auto_ptr

std::auto_ptr属于C++98方案，C++11已经弃用。不支持复制（拷贝构造函数）和赋值（operator =），但进行该操作时编译器不会报错。该指针采用所有权模式，假设有std::auto_ptr p1和p2，此时p1已经初始化，将p1赋值给p2，则p2剥夺了p1的所有权，当程序运行时访问p1会报错，因为此时p1所指位置并不确定，因此存在潜在内存问题。

2.2 std::unique_ptr

std::unique_ptr是C++11中新增的用来替代auto_ptr的智能指针。std::unique_ptr实现独占式拥有或严格拥有概念，保证同一时间内只有一个只能指针可以指向该对象，同时智能指针本身是一个类，在对象生命周期结束以后会自动调用析构函数释放内存，从而避免了内存泄漏问题。那么刚才说的有关std::auto_ptr出现的情况如果用std::unique_ptr替换则无法通过编译，需要赋值时调用std::move方法。

2.3 std::shared_ptr

std::shared_ptr实现共享式拥有，多个智能指针可以指向一个相同对象，该对象和其相关资源会在最后一个引用被销毁时释放。std::shared_ptr是为了解决std::auto_ptr在对象所有权上的局限性，在使用引用计数的机制上提供了可以共享所有权的智能指针。

2.4 std::weak_ptr

std::weak_ptr是一中不控制对象生命周期的智能指针，属于弱引用。它指向一个std::shared_ptr管理的对象，其设计的目的是为了配合std::shared_ptr的使用，它只能从一个std::shared_ptr或另一个std::weak_ptr对象构造，其构造和析构不会引起引用计数的增加或减少。std::weak_ptr是用来解决std::shared_ptr相互引用时的死锁问题（如果两个std::shared_ptr相互引用，那么这两个指针的引用计数永远不可能降到0，资源永远不能释放）。

3、手写实现std::shared_ptr

#include <memory>
#include <iostream>
​
template <typename T>
class MySharedPtr
{
private:
    T *_ptr;
    size_t *_reference_count;

    // 引用计数操作
    void __releaseCount()
    {
        if(_ptr)
        {
            (*_reference_count)--;
            if(*_reference_count == 0)
            {
                delete _ptr;
                delete _reference_count;
            }
        }
    }
​
public:
    // 构造函数
    MySharedPtr(T *p = nullptr): _ptr(p), _reference_count(new size_t)
    {
        if(p) 
            *_reference_count = 1;
        else
            *_reference_count = 0;
    }
    // 复制构造函数
    MySharedPtr(const MySharedPtr &s_p)
    {
        if(this != &s_p)
        {
            _ptr = s_p._ptr;
            _reference_count = s_p._reference_count;
            (*_reference_count)++;
        }
    }
    // 析构函数
    ~MySharedPtr()
    {
        if(--(*_reference_count) == 0)
        {
            delete _ptr;
            delete _reference_count;
        }
    }
    // 赋值操作符重载
    MySharedPtr& operator=(const MySharedPtr &s_p)
    {
        if(_ptr == s_p._ptr)
            return *this;
        __releaseCount();
        _ptr = s_p._ptr;
        _reference_count = s_p._reference_count;
        (*_reference_count)++;
        return *this;
    }
    // ->操作符重载
    T* operator->() { if(_ptr) return _ptr; }
    // 指针取值操作符重载
    T& operator*() { if(_ptr) return *_ptr; }
};

// test

int main()
{
    int a = 10;
    int *p1 = &a;
    MySharedPtr<int> p2 = p1;
    std::cout << *p2 << std::endl;


    return 0;
}