1. 共享指针 shared_ptr
目录
1.1 共享指针解决的问题？
shared_ptr 是C++11提供的一种智能指针类（ 智能指针是一个可以像指针一样工作的对象，但是当它不再被使用时，可以自动删除动态分配的内存）。它足够智能，可以在任何地方都不使用时自动删除相关指针，从而帮助彻底消除内存泄漏（ 也就是说，即使已经不再需要内存了，但指针仍然未被删除。另外还有双重删除的问题，当程序的某部分要删除一个已经被删除的指针时，即可出现这种情况。如果被删除的内存已经进行了重新分配，则双重删除会对程序造成破坏。）和悬空指针（ 指针已经被删除了，但其内存仍然在使用中 ）的问题。 它遵循共享所有权的概念，即不同的 shared_ptr 对象可以与相同的指针相关联，并在内部使用引用计数机制来实现这一点。 每个 shared_ptr 对象在内部指向两个内存位置： 1、指向对象的指针。 2、用于控制引用计数数据的指针。 共享所有权如何在参考计数的帮助下工作： 1、当新的 shared_ptr 对象与指针关联时，则在其构造函数中，将与此指针关联的引用计数增加1。 2、当任何 shared_ptr 对象超出作用域时，则在其析构函数中，它将关联指针的引用计数减1。如果引用计数变为0，则表示没有其他 ~对象与此内存关联，在这种情况下，它使用delete函数删除该内存。
1.2 创建 shared_ptr 对象
1.2.1 使用原始指针创建 shared_ptr 对象
std::shared_ptr<int> p1(new int());上面这行代码在堆上创建了两块内存：
1：存储int。
2：用于引用计数的内存，管理附加此内存的 shared_ptr 对象的计数，最初计数将为1。
检查 shared_ptr 对象的引用计数
p1.use_count();创建空的 shared_ptr 对象
因为带有参数的 shared_ptr 构造函数是 explicit 类型的，所以不能像这样std::shared_ptr<int> p1 = new int();隐式调用它构造函数。创建新的shared_ptr对象的最佳方法是使用std :: make_shared：
std::shared_ptr<int> p1 = std::make_shared<int>();std::make_shared 一次性为int对象和用于引用计数的数据都分配了内存，而new操作符只是为int分配了内存。
1.3 分离关联的原始指针
要使 shared_ptr 对象取消与相关指针的关联，可以使用reset()函数： 不带参数的reset()：
p1.reset();它将引用计数减少1，如果引用计数变为0，则删除指针。 带参数的reset()：
p1.reset(new int(34));在这种情况下，它将在内部指向新指针，因此其引用计数将再次变为1。 使用nullptr重置
p1 = nullptr; shared_ptr是一个伪指针，本质类
shared_ptr充当普通指针，我们可以将*和->与 shared_ptr 对象一起使用，也可以像其他 shared_ptr 对象一样进行比较;
1.3.2 完整示例
#include <iostream>
#include <memory> // 需要包含这个头文件
int main()
{
// 使用 make_shared 创建空对象
std::shared_ptr<int> p1 = std::make_shared<int>();
*p1 = 78;
std::cout << "p1 = " << *p1 << std::endl; // 输出78
// 打印引用个数：1
std::cout << "p1 Reference count = " << p1.use_count() << std::endl;
// 第2个 shared_ptr 对象指向同一个指针
std::shared_ptr<int> p2(p1);
// 下面两个输出都是：2
std::cout << "p2 Reference count = " << p2.use_count() << std::endl;
std::cout << "p1 Reference count = " << p1.use_count() << std::endl;
// 比较智能指针，p1 等于 p2
if (p1 == p2) {
std::cout << "p1 and p2 are pointing to same pointer\n";
}
std::cout<<"Reset p1 "<<std::endl;
// 无参数调用reset，无关联指针，引用个数为0
p1.reset();
std::cout << "p1 Reference Count = " << p1.use_count() << std::endl;
// 带参数调用reset，引用个数为1
p1.reset(new int(11));
std::cout << "p1 Reference Count = " << p1.use_count() << std::endl;
// 把对象重置为NULL，引用计数为0
p1 = nullptr;
std::cout << "p1 Reference Count = " << p1.use_count() << std::endl;
if (!p1) {
std::cout << "p1 is NULL" << std::endl; // 输出
}
return 0;
}输出结果
p1 = 78
p1 Reference count = 1
p2 Reference count = 2
p1 Reference count = 2
p1 and p2 are pointing to same pointer
Reset p1
p1 Reference Count = 0
p1 Reference Count = 1
p1 Reference Count = 0
p1 is NULL1.4 自定义删除器 Deleter
1.4.1 下面将讨论如何将自定义删除器与 std :: shared_ptr 一起使用。
当 shared_ptr 对象超出范围时，将调用其析构函数。在其析构函数中，它将引用计数减1，如果引用计数的新值为0，则删除关联的原始指针。 析构函数中删除内部原始指针，默认调用的是delete()函数。
delete Pointer;
有些时候在析构函数中，delete函数并不能满足我们的需求，可能还想加其他的处理。
当 shared_ptr 对象指向数组
std::shared_ptr<int> p3(new int[12]);
像这样申请的数组，应该调用delete []释放内存，而shared_ptr析构函数中默认delete并不能满足需求。
给shared_ptr添加自定义删除器
在上面在这种情况下，我们可以将回调函数传递给 shared_ptr 的构造函数，该构造函数将从其析构函数中调用以进行删除，即
// 自定义删除器
void deleter(Sample * x)
{
std::cout << "DELETER FUNCTION CALLED\n";
delete[] x;
}
// 构造函数传递自定义删除器指针
std::shared_ptr<Sample> p3(new Sample[12], deleter);
完整的示例：
#include <iostream>
#include <memory>
struct Sample
{
Sample() {
std::cout << "Sample\n";
}
~Sample() {
std::cout << "~Sample\n";
}
};
void deleter(Sample * x)
{
std::cout << "Custom Deleter\n";
delete[] x;
}
int main()
{
std::shared_ptr<Sample> p3(new Sample[2], deleter);
return 0;
}
输出结果：
Sample
Sample
Custom Deleter
~Sample
~Sample
1.4.2 使用Lambda 表达式 / 函数对象作为删除器
class Deleter
{
public:
void operator() (Sample * x) {
std::cout<<"DELETER FUNCTION CALLED\n";
delete[] x;
}
};
// 函数对象作为删除器
std::shared_ptr<Sample> p3(new Sample[3], Deleter());
// Lambda表达式作为删除器，无需依赖/调用实现class Deleter类
std::shared_ptr<Sample> p4(new Sample[3], [](Sample * x){
std::cout<<"DELETER FUNCTION CALLED\n";
delete[] x;
});
1.5 shared_ptr 相对于普通指针的优缺点
缺少 ++, – – 和 [] 运算符
与普通指针相比，shared_ptr仅提供-> 、*和==运算符，没有+、-、++、--、[]等运算符。 示例：
#include<iostream>
#include<memory>
struct Sample {
void dummyFunction() {
std::cout << "dummyFunction" << std::endl;
}
};
int main()
{
std::shared_ptr<Sample> ptr = std::make_shared<Sample>();
(*ptr).dummyFunction(); // 正常
ptr->dummyFunction(); // 正常
// ptr[0]->dummyFunction(); // 错误方式
// ptr++; // 错误方式
//ptr--; // 错误方式
std::shared_ptr<Sample> ptr2(ptr);
if (ptr == ptr2) // 正常
std::cout << "ptr and ptr2 are equal" << std::endl;
return 0;
}
NULL检测
当我们创建 shared_ptr 对象而不分配任何值时，它就是空的；普通指针不分配空间的时候相当于一个野指针，指向垃圾空间，且无法判断指向的是否是有用数据。 **shared_ptr 检测空值方法**
std::shared_ptr<Sample> ptr3;
if(!ptr3)
std::cout<<"Yes, ptr3 is empty" << std::endl;
if(ptr3 == NULL)
std::cout<<"ptr3 is empty" << std::endl;
if(ptr3 == nullptr)
std::cout<<"ptr3 is empty" << std::endl;
1.6 创建 shared_ptr 时注意事项
1.6.1 不要使用同一个原始指针构造 shared_ptr
创建多个 shared_ptr 的正常方法是使用一个已存在的shared_ptr 进行创建，而不是使用同一个原始指针进行创建。 示例：
int *num = new int(23);
std::shared_ptr<int> p1(num);
std::shared_ptr<int> p2(p1); // 正确使用方法
std::shared_ptr<int> p3(num); // 不推荐
std::cout << "p1 Reference = " << p1.use_count() << std::endl; // 输出 2
std::cout << "p2 Reference = " << p2.use_count() << std::endl; // 输出 2
std::cout << "p3 Reference = " << p3.use_count() << std::endl; // 输出 1
假如使用原始指针num创建了p1，又同样方法创建了p3，当p1超出作用域时会调用delete释放num内存，此时num成了悬空指针，当p3超出作用域再次delete的时候就可能会出错。
1.6.2 不要用栈中的指针构造 shared_ptr 对象
shared_ptr 默认的构造函数中使用的是delete来删除关联的指针，所以构造的时候也必须使用new出来的堆空间的指针。 示例：
#include<iostream>
#include<memory>
int main()
{
int x = 12;
std::shared_ptr<int> ptr(&x);
return 0;
}
当 shared_ptr 对象超出作用域调用析构函数delete 指针&x时会出错。
1.6.3 建议使用 make_shared
为了避免以上两种情形，建议使用make_shared()<>创建 shared_ptr 对象，而不是使用默认构造函数创建。
std::shared_ptr<int> ptr_1 = make_shared<int>();
std::shared_ptr<int> ptr_2 (ptr_1);
另外不建议使用get()函数获取 shared_ptr 关联的原始指针，因为如果在 shared_ptr 析构之前手动调用了delete函数，同样会导致类似的错误。
扫一扫
1973
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
