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  • 第十一章:使用智能指针管理对象资源

    前言

           在前面的文章中,细致地分析了构造函数,拷贝构造函数,赋值运算符,析构函数这几个类中最重要函数的用法。

           如果严格地遵循这些做法,可以消除绝大部分资源管理的问题。

           然而,要想更灵活的使用对象中的资源,仅仅这些还不够。譬如,若你想自己控制对象资源的生命周期(不要在作用域结束的时候自动被析构掉),那就应当好好考虑下智能指针了。

           有人说,智能指针是属于设计模式范畴的产物,这么说有点偏激,但也确实有点道理。

    问题分析

           我们假定有一个投资类Investment:

    1 class Investment
    2 {
    3     // ......
    4 };

           很多其他的投资类型都由这个类派生出来,比如股票投资,基金投资等等。

           进一步假设,有某个工厂函数专门供应特定的Investment对象:

    1 Investment * createInvestment();

           必须说明的是,这个函数是通过new来在堆中创建对象的,因此,函数结束后,资源并不会释放掉,而是需要调用这个函数的用户来手工释放掉,如下所示:

    1 void f()
    2 {
    3     // ......
    4     Investment * pInv = createInvestment();
    5     // ......
    6     delete pInv;
    7     // ......
    8 }

           下面问题来了:如果在 4 - 6行之间有 continue 或者 goto 或者其他中断程序执行的语句,那么将会导致 delete 无法运行,从而内存泄露。

           这种情况下,用户肯定是想 pInv 在作用域结束的时候就会自动地释放掉,好在智能指针能解决这个问题。

    智能指针介绍

           智能指针的本质其实是一个能够帮用户管理资源的类指针对象。

           许多资源被动态分配于heap后被用于单一区块或函数内,智能指针可以让资源在离开控制流的时候得到释放。

           应用得比较多的有auto_ptr和shared_ptr两种智能指针。

           前者管理的资源必须是一个智能指针所指向的。当前者进行赋值的时候,会将赋值运算符右值的智能指针变成NULL,而其左值获得右边指针原来指向的资源。

           后者管理的资源则未必,它允许多个智能指针指向同一份资源,同时会统计资源被指的个数,只有指向该资源的智能指针都离开了作用域,才会正式析构掉资源。

           智能指针的使用:

    1 void f()
    2 {
    3     // ......
    4     std::auto_ptr<Investment>pInv(createInvestment());
    5     std::shared_ptr<Investment>pInv(createInvestment());
    6     // ......
    7 }

           在构造好了智能指针之后,便可以不用理会该资源回收的事,智能指针将会帮你打理!

           如果要通过智能指针获得原始资源指针,则调用智能指针的 .get() 即可,而如果要访问原始资源,智能指针重载了->和*()操作符,使用起来和原始指针一样。

           另外,智能指针shared_ptr还可以自定义删除器,指定删除对象时(指向资源的指针数为0)要做的具体事情(不一定是销毁资源)。

           由于智能指针的类型很多,使用方法也五花八门,这里就不一一介绍了,请参考相关的使用手册。

    小结

           1. 当你需要提前实现多态的话,请new一个子类并将结果返回给一个父类指针。

           2. 智能指针不支持内置类型,那是因为C++认为Vector可以完全取代动态分配而得到的数组。

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