C++之智能指针（C++的垃圾回收机制）

1 智能指针

1.1 智能指针的作用

智能指针的行为类似常规指针，重要的区别是它负责自动释放所指向的对象。

1.2 智能指针有哪些

智能指针在C++11版本之后提供，包含在头文件 <memory>中，shared_ptr、unique_ptr、auto_ptr

1.3 nullptr

专用于初始化空类型指针

void f(void *c)
{
   
    cout<<"nullptr"<<endl;
}

void f(int n)
{
   
    cout<<"n"<<endl;
}

int main()
{
   
    f(nullptr);
    f(NULL);//#define NULL 0
    f(0);

    return 0;
}

// nullptr
// n
// n

1.4 shared_ptr

1.4.1 内存资源管理不当案例

1. 有些内存资源已经被释放，但指向它的指针并没有改变指向（成为了野指针），并且后续还在使用；
2. 有些内存资源已经被释放，后期又试图再释放一次（重复释放同一块内存会导致程序运行崩溃）；
3. 没有及时释放不再使用的内存资源，造成内存泄漏，程序占用的内存资源越来越多。

1.4.2 垃圾回收机制

如java的gc垃圾回收机制，很多语言都有对内存自动管理，即所谓的垃圾回收机制。所谓垃圾，指的是那些不再使用或者没有任何指针指向的内存空间，而“回收”则指的是将这些“垃圾”收集起来以便再次利用。C++也开始加入这个行列。
C++采用 unique_ptr、shared_ptr 以及 weak_ptr 这 3 个智能指针来实现堆内存的自动回收。来实现自动释放分配的内存。

底层原理：C++ 智能指针底层是采用引用计数的方式实现的。简单的理解，智能指针在申请堆内存空间的同时，会为其配备一个整形值（初始值为 1），每当有新对象使用此堆内存时，该整形值 +1；反之，每当使用此堆内存的对象被释放时，该整形值减 1。当堆空间对应的整形值为 0 时，即表明不再有对象使用它，该堆空间就会被释放掉。

1.4.3 shared_ptr指针初始化

std::shared_ptr<int> p1;             //不传入任何实参
std::shared_ptr<int> p2(nullptr);    //传入空指针 nullptr

std::shared_ptr<int> p3(new int(10));

std::shared_ptr<int> p3 = std::make_shared<int>(10);

std::shared_ptr<int> p4(p3);//或者 std::shared_ptr<int> p4 = p3;

对于申请的动态数组来说，shared_ptr 指针默认的释放规则是不支持释放数组的，只能自定义对应的释放规则，才能正确地释放申请的堆内存。
//指定 default_delete 作为释放规则
std::shared_ptr<int> p6(new int[10], std::default_delete<int[]>());
//自定义释放规则
void deleteInt(int*p) {
   
    delete []p;
}
//初始化智能指针，并自定义释放规则
std::shared_ptr<int> p7(new int[10], deleteInt);

1.4.4 成员方法

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

int main()
{
   
    //构建 2 个智能指针
    std::shared_ptr<int> p1(new int(10));
    std::shared_ptr<int> p2(p1);
    //输出 p2 指向的数据
    cout << *p2 << endl;
    p1.reset();//引用计数减 1,p1为空指针
    if (p1) {
   
        cout << "p1 不为空" << endl;
    }
    else {
   
        cout << "p1 为空" << endl;
    }
    //以上操作，并不会影响 p2
    cout << *p2