C++智能指针

参考：https://www.cnblogs.com/lsgxeva/p/7788061.html   和 《Linux多线程服务端编程》

                      C++11——智能指针

C++11中有unique_ptr、shared_ptr与weak_ptr等智能指针(smart pointer)，定义在<memory>中。

可以对动态资源进行管理，保证任何情况下，已构造的对象最终会销毁，即它的析构函数最终会被调用。

1.unique_ptr

1. unique_ptr持有对对象的独有权，同一时刻只能有一个unique_ptr指向给定对象（通过禁止拷贝语义、只有移动语义来实现）。
2. unique_ptr指针本身的生命周期：从unique_ptr指针创建时开始，直到离开作用域。
3. 离开作用域时，若其指向对象，则将其所指对象销毁(默认使用delete操作符，用户可指定其他操作)。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <vector>
#include <map>


void mytest()
{
    std::unique_ptr<int> up1(new int(11));   // 无法复制的unique_ptr
    //unique_ptr<int> up2 = up1;        // err, 不能通过编译
    std::cout << *up1 << std::endl;   // 11

    std::unique_ptr<int> up3 = std::move(up1);    // 现在p3是数据的唯一的unique_ptr

    std::cout << *up3 << std::endl;   // 11
    //std::cout << *up1 << std::endl;   // err, 运行时错误
    up3.reset();            // 显式释放内存
    up1.reset();            // 不会导致运行时错误
    //std::cout << *up3 << std::endl;   // err, 运行时错误

    std::unique_ptr<int> up4(new int(22));   // 无法复制的unique_ptr
    up4.reset(new int(44)); //"绑定"动态对象
    std::cout << *up4 << std::endl; // 44

    up4 = nullptr;//显式销毁所指对象，同时智能指针变为空指针。与up4.reset()等价

    std::unique_ptr<int> up5(new int(55));
    int *p = up5.release(); //只是释放控制权，不会释放内存
    std::cout << *p << std::endl;
    //cout << *up5 << endl; // err, 运行时错误
    delete p; //释放堆区资源

    return;
}

int main()
{
    mytest();

    system("pause");
    return 0;
}

2.shared_ptr

1. shared_ptr使用引用计数，控制对象的生命期。shared_ptr是强引用（想象成用铁丝绑住堆上的对象），只要有一个指向x的shared_ptr存在，该x对象就不会析构。当对指向对象x的最后一个shared_ptr析构或reset（）的时候，x保证会被销毁。
2. shared_ptr/weak_ptr的“计数”在主流平台上是原子操作，没有用锁，性能不俗。
3. shared_ptr/weak_ptr的线程安全级别与std::string和STL容器一样，需要考虑加锁。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <vector>
#include <map>


void mytest()
{
    std::shared_ptr<int> sp1(new int(22));
    std::shared_ptr<int> sp2 = sp1;
    std::cout << "cout: " << sp2.use_count() << std::endl; // 打印引用计数

    std::cout << *sp1 << std::endl;
    std::cout << *sp2 << std::endl;

    sp1.reset(); // 显示让引用计数减一
    std::cout << "count: " << sp2.use_count() << std::endl; // 打印引用计数

    std::cout << *sp2 << std::endl; // 22

    return;
}

int main()
{
    mytest();

    system("pause");
    return 0;
}

3.weak_ptr

1. weak_ptr也是一个引用计数型智能指针，但是它不增加对象的引用次数，即弱引用。weak_ptr不控制对象的生命期，但它知道对象是否活着（想象成用棉线轻轻拴住堆上的对象）。如果对象还活着，那么它可以提升为有效的shared_ptr；如果对象已经死了，提升会失败，返回一个空的shared_ptr。“提升”（调用lock()函数）行为是线程安全的。没有重载 * 和 -> 但可以使用lock获得一个可用的shared_ptr对象。
2. weak_ptr和shared_ptr搭配使用解决shared环形死锁。
3. weak_ptr实现”弱回调“。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <vector>
#include <map>

void check(std::weak_ptr<int> &wp)
{
    std::shared_ptr<int> sp = wp.lock(); // 转换为shared_ptr<int>
    if (sp != nullptr)
    {
        std::cout << "still: " << *sp << std::endl;
    } 
    else
    {
        std::cout << "still: " << "pointer is invalid" << std::endl;
    }
}


void mytest()
{
    std::shared_ptr<int> sp1(new int(22));
    std::shared_ptr<int> sp2 = sp1;
    std::weak_ptr<int> wp = sp1; // 指向shared_ptr<int>所指对象

    std::cout << "count: " << wp.use_count() << std::endl; // count: 2
    std::cout << *sp1 << std::endl; // 22
    std::cout << *sp2 << std::endl; // 22
    check(wp); // still: 22
    
    sp1.reset();
    std::cout << "count: " << wp.use_count() << std::endl; // count: 1
    std::cout << *sp2 << std::endl; // 22
    check(wp); // still: 22

    sp2.reset();
    std::cout << "count: " << wp.use_count() << std::endl; // count: 0
    check(wp); // still: pointer is invalid

    return;
}

int main()
{
    mytest();

    system("pause");
    return 0;
}