内存管理之智能指针shared_ptr

智能指针（smart pointer）

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智能指针的行为类似常规指针，重要的区别在于智能指针负责自动释放所指向的对象，头文件memory

shared_ptr : 允许多个智能指针指向同一个对象

unique_ptr : 一个指针“独占”所指向的对象

weak_ptr : 弱引用，指向shared_ptr所管理的对象

 

 

shared_ptr:

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1.创建一个shared_ptr，必须提供指针指向的类型，命名格式：shared_ptr<类型> 指针名；

例如：shared_ptr<string> sptr 或 shared_ptr<vector<int>> vctptr，上述形式的初始化，返回的智能指针中保存一个空指针

 

2.与普通指针相似，解引用（*）智能指针返回它指向的对象

 

3.shared_ptr支持的操作，参看c++ primer 5 Edition P401

 

4.make_shared函数：作为智能指针的初始化方式之一，安全的分配和使用动态内存。功能：在动态内存中，分配一个对象并初始化，返回此对象的shared_ptr，

格式：shared_ptr<类型> 指针名 = make_shared<类型>（）；例如：

shared_ptr<int> iptr = make_ptr<int>(); // 使用int的默认构造函数，初始化shared_ptr对象的内容
shared_ptr<int> iptr = make_ptr<int>(36); // 使用int的重载构造函数，初始化shared_ptr对象的内容为36

5.shared_ptr的拷贝和赋值

当拷贝和赋值操作时，每个shared_ptr都会记录有多少个其他的shared_ptr指向相同的对象，即：每个shared_ptr都有一个关联的计数器，引用计数；无论何时拷贝（赋值）一个shared_ptr,计数器都会递增。

 

递增的情况有三种（这里类似复制构造函数，存在的情形):

a.用一个shared_ptr初始化另外一个shared_ptr

b.作为函数参数传参（拷贝实参对象）

c.作为函数返回值（返回出来还是要赋值）

 

指向同一对象的所有shared_ptr指针的计数都相同，同时更新（+1或-1），一旦计数器变为0，则会自动释放shared_ptr所管理的对象

 

智能指针初始化方式：
shared_ptr<int> iptr = make_shared<int>(5);
cout << iptr.use_count() << endl;
shared_ptr<int> data = make_shared<int>(1); // 初始化方式1：make_shared
// shared_ptr<int> data(iptr); 初始化方式2：直接初始化
iptr = data; // 初始化方式3：赋值:智能指针之间相互赋值
cout << *iptr << endl;
cout << data.use_count() << endl;
智能指针只能用只能指针来初始化，或者相互赋值；不能用内置类型指针来赋值，可以用内置类型指针直接初始化

6.shared_ptr自动销毁管理对象，也会自动释放相关联的动态内存

 

指向一个对象的最后一个shared_ptr销毁时，shared_ptr类会自动销毁此对象，该类中有析构函数,shared_ptr的析构函数会自动递减它所指向的对象的引用计数，当变为0时，shared_ptr的析构函数就会销毁对象，并释放占用的内存。

对于一块内存，shared_ptr类保证只要有任何shared_ptr对象引用它，就不会被释放掉

 

例子1：
// func返回一个shared_ptr，指向一个动态分配的对象
shared_ptr<foo> func(T arg) {
    return make_shared<foo>(arg);
}
foo类，使用T类型参数arg,通过构造函数初始化一块内存，nake_shared函数将该内存地址返回给智能指针shared_ptr，
并作为函数func的返回值，返回一个shared_ptr，可以确保在函数体内申请的动态内存会在恰当的时刻被释放

例子2：
void func2(T arg) {
    shared_ptr<foo> p = make_shared<foo>(arg);
   // 使用p, 当p离开作用域，它指向的内存会被自动释放
}

例子3：
shared_ptr<foo> func3(T arg) {
    shared_ptr<foo> p = make_shared<foo>(arg);
    return p;  
    // 使用p,当返回p时，引用计数进行了递增操作，当p离开作用域，它指向的内存会被自动释放
}
return语句向此函数的调用者返回一个P的拷贝。拷贝一个shared_ptr会增加所管理的对象的引用计数值；当p销毁时，该内存还有其他使用者，内存就不会被释放

如果忘记了销毁程序不再需要的shared_ptr，程序仍然会正常运行，但是会浪费内存。shared_ptr在无用之后仍然保留的一种可能情况：shared_ptr放在容器中，然后重排了容器，从而不再需要某些元素，在这种情况下，应该erase删除不需要的shared_ptr指针。

 

7.shared_ptr一些初始化操作：直接内存管理（参考内存管理---直接内存管理）

前面5提到过shared_ptr的初始化，总结一下：
1.不进行初始化，会自动初始化为一个空指针nullptr
shared<类型> 指针名；例如：shared_ptr<int> pi;  
2.使用内置类型指针直接初始化
shared_ptr<类型> 指针名（内置类型指针p）; 这里的p --> 类型* p = new 类型（）
shared_ptr<类型> 指针名（new<类型>()）// shared_ptr与new结合使用
3.shared_ptr<类型> 指针名（智能指针ptr）; // 使用智能指针直接初始化
4.shared_ptr<类型> 指针名 = 智能指针ptr; //智能指针赋值初始化
5.shared_ptr<类型> 指针名 = make_shared<类型>(); // make_shared函数初始化

不能将一个内置指针隐式的转换成一个智能指针，必须使用直接初始化的形式

一个用来初始化智能指针的普通指针必须指向动态内存，因为智能指针默认使用delete释放它所关联的对象

 

8.定义改变shared_ptr的其他方法  参看c++ primer 5 Edition P412-413

 

9.不要混合使用普通指针和智能指针

当一个shared_ptr绑定到一个普通指针时，就将内存的管理责任交给了shared_ptr

 

10.不要使用智能指针get()方法初始化另一个智能指针或者智能指针赋值

get()方法可以获取该智能指针的对应的内置指针，该内置指针指向智能指针管理的对象

使用get()返回的指针代码不能delete此指针，因为该返回的内置指针指向智能指针管理的对象，该对象的释放由智能指针来管理

 

11.智能指针和异常：智能指针可以保证当程序发生异常时，仍旧能正确的释放资源