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C++ 智能指针学习笔记

时间:2024-06-01 12:05:06浏览次数:29  
标签:ps string auto 笔记 C++ unique ptr 指针

1、为什么使用智能指针?

        一句话就是为了防止内存泄漏

void remodel(std::string & str)
{
    std::string *ps = new std::string(str)
    ...
    str = ps;
    return;
}

        举个例子,如上面代码,每当调用时,该函数都分配堆内的内存,但从不收回,从而导致内存泄漏。你可能会说,只要别忘了在return前添加delete ps,释放分配的内存就好了。但有时你即使没有忘,当程序有问题时,delete不被执行,也会导致内存泄漏。

        如果当指针ps占据的内存被释放时,ps指向的内存也被释放就好了。如果ps有一个析构函数,析构函数就可以在ps过期时释放它指向的内存。因此ps问题在于它只是常规指针,不是有析构函数的对象。这也是智能指针背后的思想。

2、使用智能指针

        三个智能指针模板(auto_ptr、unique_ptr和shared_ptr)都定义了类似指针的对象,可以将new获得(直接或间接)的地址 赋给这种对象。当智能指针过期时,其析构函数将使用delete来释放内存。要创建智能指针对象,必须包含头文件memory。

auto_ptr<string> ps(new string); //ps是一个指向string的智能指针

        智能指针对象的很多方面都类似于常规指针。例如,如果ps是一个智能指针对象,则解除引用操作(*ps)、访问结构成员(ps->puffIndex)、将它赋给指向相同类型的常规指针。还可以将智能指针对象赋给另一个同类型的智能指针对象,但这将引起一个问题,后面会提到。

3、有关智能指针的注意事项

       3.1、 首先是三种智能指针都应该避免的:

string str("Hello world");
shared_ptr<string> ps(&str);

        当ps过期时,程序将把delete运算符用于非堆内存,这是错误的!

       3.2、看下面的程序有什么问题:

auto_ptr<string> ps (new string("Hello world"));
auto_ptr<string> vps;
vps = ps;

        如果ps和vps是常规指针,则两个指针都将指向同一个string对象。这是错误的,因为程序将试图删除同一个对象两次--一次是ps过期时,另一次是vps过期时。要避免这种问题,有以下几种方法:

  • 定义赋值运算符,使之执行深拷贝。这样两个指针都将指向不同的对象。
  • 建立所有权(ownership)概念,对于特定对象,只能有一个智能指针可以拥有它,这样只有拥有对象的智能指针的析构函数会删除对象。然后让赋值操作转让所有权。这就是auto_ptr和unique_ptr的策略。
  • 创建智能更高的指针,跟踪引用特定对象的智能指针数。被称为引用计数(reference counting)。比如说,赋值时,计数+1,而指针过期时,计数-1。仅当最后一个指针过期时,才调用delete,这是shared_ptr的策略。

以下是一个不适合使用auto_ptr的实例,帮助更好理解上面的概念:

#include<iostream>
#include<string>
#include<memory>
using namespace std;

int main()
{
    auto_ptr<string> animals[5] =
            {
            auto_ptr<string> (new string("cat")),
            auto_ptr<string> (new string("pig")),
            auto_ptr<string> (new string("dog")),
            auto_ptr<string> (new string("cow")),
            auto_ptr<string> (new string("sheep")),
            };
    auto_ptr<string> pw;
    pw = animals[2];   //animals[2]丧失所有权

    for(int i = 0; i < 5; i++){
        cout<< *animals[i] <<endl;
    }
    cout<<"My favourite animal is "<< *pw<<endl;
    return 0;
}

        运行此程序的话,程序只能输出cat pig。

        这个程序的问题在于 pw = animals[2]; 这个语句将所有权从animals[2]转让给pw,这就导致animals[2]不再引用该字符串,当程序打印animals[2]指向的字符串时,会发现这是个空指针。

        如果程序中使用shared_ptr代替auto_ptr,程序就可以正常运行。

        因为这次pw和animals[2]指向同一个对象,而引用计数从1增加到2. 程序末尾,后声明的pw首先调用其析构函数,将引用计数减到1,然后shared_ptr数组的成员被释放,animals[2]调用析构函数时,将引用计数降到0,并释放分配的空间。

        那么如果使用unique_ptr会怎么样?使用unique_ptr时,程序不会等到运行阶段崩溃,而在编译期间就会报错。

        3.3、unique_ptr为什么比auto_ptr好?

unique_ptr<string> p1 (new string("Hello world"));
unique_ptr<string> p2;
p2 = p1;

        编译器认为 p2 = p1语句非法,避免p1不再指向有效数据的问题,因此unique

_ptr比auto_ptr更安全。

        还有重要的一点,程序试图将一个unique_ptr赋给另一个时,如果源unique_ptr是一个临时右值,编译器允许这样做;如果源unique_ptr将存在一段时间,编译器将禁止这样做!

unique_ptr<string> pu1;
pu1 = unique_ptr<string>(new string("Yes"));

        上面的程序不会留下悬挂的unique_ptr,因为它调用unique_ptr的构造函数,该构造函数创建的临时对象在其所有权转让给pu1后就会被销毁。所以编译器允许这样做。

        相比于auto_ptr,unique_ptr还有另外一个优点,它有一个可用于数组的变体。auto_ptr使用delete而不是delete[],因此只能与new一起使用,但unique_ptr有使用new[]和delete[]的版本。

        4、选择智能指针

                1、如果程序要使用多个指向同一个对象的指针,应选择shared_ptr。比如说有一个指针数组,并使用一些辅助指针来标识特定的元素;STL容器包含指针等.

                2、如果程序不需要多个指向同一个对象的指针,则可使用unique_ptr.

                                                                                                              ----参考C++ Primer Plus

标签:ps,string,auto,笔记,C++,unique,ptr,指针
From: https://blog.csdn.net/m0_53911267/article/details/139362511

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