C++11 智能指针学习
C#、Java、python和go等语言中都有垃圾自动回收机制，在对象失去引用的时候自动回收，而且基本上没有指针的概念，而C++语言不一样，C++充分信任程序员，让程序员自己去分配和管理堆内存，如果管理的不好，就会很容易的发生内存泄漏问题，而C++11增加了智能指针(Smart Pointer)。主要分为shared_ptr、unique_ptr和weak_ptr三种，使用时需要引用头文件
原始指针
c语言中最常使用的是malloc()函数分配内存，free()函数释放内存，而c++中对应的是new、delete关键字。malloc()只是分配了内存，而new则更进一步，不仅分配了内存，还调用了构造函数进行初始化。使用示例：
int main()
{
// malloc返回值是 void*
int* argC = (int*)malloc(sizeof(int));
free(argC);
char*c = (char*)malloc(100);
free(c);
char *age = new int(25); //做了两件事情 1.分配内存 2.初始化
int* height = new int(160);
delete height;
delete age;
char* arr = new int[100];
delete[] arr;
/*delete数组需要使用delete[]，事实上，c++原始支持的数据结构组成的
数组不需要[]也可以，但 自定义的数据类型组成的数组必须使用delete[]*/
}
new和delete必须成对出现，有时候是不小心忘记了delete，有时候则是很难判断在这个地方自己是不是该delete，这个和资源的生命周期有关，这个资源是属于我这个类管理的还是由另外一个类管理的，如果是我管理的，就由我来delete，由别人管理的就由别人delete，我就算析构了也不影响该资源的生命周期。例如：
// 情况1： 需要自己delete
const char* getName() {
char *valueGroup = new char[1000];
// do something
return valueGroup;
}
// 情况2： 不需要自己delete
const char* getName2() {
static char valueGroup[1000];
// do something
return valueGroup;
}
只通过函数签名来看，这两个函数没有什么区别，但是由于实现的不同，有时候需要自己管理内存，有时候不需要，这个时候就需要看文档说明了。这就是使用一个"裸"指针不好的地方。
一点改进是，如果需要自己管理内存的话，最好显示的将自己的资源传递进去，这样的话，就能知道是该资源确实应该由自己来管理。
char *getName(char* v, size_t bufferSize) {
//do something
return v;
}
上面还是小问题，自己小心一点，再仔细看看文档，还是有机会避免这些情况的。但是在c++引入异常的概念之后，程序的控制流就发生了根本性的改变，在写了delete的时候还是有可能发生内存泄漏。如下例：
void badThing(){
throw 1;// 抛出一个异常
}
void test() {
char* a = new char[1000];
badThing();
// do something
delete[] a;
}
int main() {
try {
test();
}
catch (int i){
cout << "error happened " << i << endl;
}
}
上面的new和delete是成对出现的，但是程序在中间的时候抛出了异常，由于没有立即捕获，程序从这里退出了，并没有执行到delete，内存泄漏还是发生了。
C++中的构造函数和析构函数十分强大，可以使用构造和析构解决这种问题，比如：
class SafeIntPointer {
public:
explicit SafeIntPointer(int v) : m_value(new int(v)) { }
~SafeIntPointer() {
delete m_value;
cout << "~SafeIntPointer" << endl;
}
int get() { return *m_value; }
private:
int* m_value;
};
void badThing(){
throw 1;// 抛出一个异常
}
void test() {
SafeIntPointer a(5);
badThing();
}
int main() {
try {
test();
}
catch (int i){
cout << "error happened " << i << endl;
}
}
// 结果
// ~SafeIntPointer
// error happened 1
可以看到，就算发生了异常，也能够保证析构函数成功执行！这里的例子是这个资源只有一个人使用，我不用了就将它释放掉。但还有种情况，一份资源被很多人共同使用，要等到所有人都不再使用的时候才能释放掉，对于这种问题，就需要对上面的SafeIntPointer增加一个引用计数，如下：
class SafeIntPointer {
public:
explicit SafeIntPointer(int v) : m_value(new int(v)), m_used(new int(1)) { }
~SafeIntPointer() {
cout << "~SafeIntPointer" << endl;
(*m_used) --; //引用计数减1
if(*m_used <= 0){
delete m_used;
delete m_value;
cout << "real delete resources" << endl;
}
}
SafeIntPointer(const SafeIntPointer& other) {
m_used = other.m_used;
m_value = other.m_value;
(*m_used)++; //引用计数加1
}
SafeIntPointer& operator= (const SafeIntPointer& other) {
if (this == &other) // 避免自我赋值!!
return *this;
m_used = other.m_used;
m_value = other.m_value;
(*m_used)++; //引用计数加1
return *this;
}
int get() { return *m_value; }
int getRefCount() {
return *m_used;
}
private:
int* m_used;
int* m_value;
};
int main() {
SafeIntPointer a(5);
cout << "ref count = " << a.getRefCount() << endl;
SafeIntPointer b = a;
cout << "ref count = " << a.getRefCount() << endl;
SafeIntPointer c = b;
cout << "ref count = " << a.getRefCount() << endl;
}
/*
ref count = 1
ref count = 2
ref count = 3
~SafeIntPointer
~SafeIntPointer
~SafeIntPointer
real delete resources
*/
可以看到每一次赋值，引用计数都加一，最后每次析构一次后引用计数减一，知道引用计数为0，才真正释放资源。要写出一个正确的管理资源的包装类还是蛮难的，比如上面那个上面例子就不是线程安全的，只能属于一个玩具，在实际工程中简直没法用。而到了C++11，终于提供了一个共享的智能指针解决这个问题。
shared_ptr共享的智能指针
shared_ptr的基本使用
shared_ptr的基本使用很简单，看几个例子就明白了：
#include <iostream>
#include <memory>
class Object {
public:
Object(int id) : m_id(id) {
std::cout << "init obj " << std::endl;
}
~Object() {
std::cout << "bye bye" << m_id << std::endl;
}
int id() const {
return m_id;
}
private:
int m_id;
};
// 取个别名 让写起来更方便
typedef std::shared_ptr<Object> ObjectPtr;
void print(Object* obj) {
std::cout << "in print(Object* obj) : " << std::endl;
// std::cout << "ref count is " << obj.use_count() << std::endl;
}
void print(Object obj) {
std::cout << "in print(Object obj) : " << std::endl;
// std::cout << "ref count is " << obj.use_count() << std::endl;
}
void print(ObjectPtr obj) {
std::cout << "in print(ObjectPtr obj) : ";
std::cout << "ref count is " << obj.use_count() << std::endl;
}
void printRef(const ObjectPtr& obj) {
std::cout << "in print(const ObjectPtr& obj) : ";
std::cout << "ref count is " << obj.use_count() << std::endl;
}
int main() {
// 创建一个智能指针，管理的资源就是 new出来的Object(1)
//ObjectPtr obj=new Object(1); //不能将一个原始指针直接赋值给一个智能指针
ObjectPtr obj(new Object(1)); // 正确
std::cout << "ref count is " << obj.use_count() << std::endl; // 1
ObjectPtr obj2(obj);
std::cout << "ref count is " << obj.use_count() << std::endl; // 2
std::cout << "ref count is " << obj2.use_count() << std::endl; // 2 obj和obj2管理的资源是一样的
ObjectPtr obj3 = obj2;
std::cout << "ref count is " << obj.use_count() << std::endl; // 3
obj2.reset(); // obj2不再管理之前的资源，资源的引用计数会减1
// 或者可以写成 obj2 = nullptr;
std::cout << "ref count is " << obj.use_count() << std::endl; // 2
ObjectPtr obj4; //obj4 开始没有管理资源
// 将管理的资源 相互交换
// 交换后 obj3没有再管理资源， obj4管理obj3之前管理的资源
// 或者写成 std::swap(obj3, obj4);
obj3.swap(obj4);
std::cout << "ref count is " << obj.use_count() << std::endl; // 还是 2
// 还可以从智能指针中获取原始指针
auto p = obj.get(); // auto = Object*
// 需要判断这个obj是否确实管理着资源， 可能为 nullptr
if( p ) {
std::cout << "p->id() is " << p->id() << std::endl;
std::cout << "(*p).id() is " << (*p).id() << std::endl;
}
// 智能指针也可以像普通指针一样使用
// 重载了 operator bool
if( obj ) {
std::cout << "obj->id() is " << obj->id() << std::endl; // 重载了operator ->
std::cout << "(*obj).id() is " << (*obj).id() << std::endl;// 重载了operator *
}
// obj.use_count()可以判断当前有多少智能指针在管理资源
// 如果判断是不是只有一个人在管理这个资源， 用unique()函数更加高效
// unique() 等价于 obj.use_count() == 1
obj4 = nullptr; // obj4不在管理，这个时候的引用计数变成了 1
std::cout << "ref count is " << obj.use_count() << std::endl; // 1
if( obj.unique() )
std::cout << "only one hold ptr "<< std::endl;
else
std::cout << "not noly one hold ptr" << std::endl; //其实也有可能没有人再管理
// 将智能指针当作参数传递给函数时
// 如果是值传递， 智能指针发生一次拷贝，
// 在函数内部时智能指针的引用计数会 + 1
// 离开函数作用域时， 智能指针会析构， 引用计数会 - 1
print(obj);
// 如果传递的是引用， 对引用计数没影响 而且工作量比较小(没有拷贝)
// 推荐使用引用方式传递， 传值的方式也有用处，比如多线程时
printRef(obj);
// 还可以不传递智能指针， 传递原生类型
print(*obj); //传Object类型的时候，离开函数的时候参数obj会发生一次析构
print(obj.get());
}
/*
init obj
ref count is 1
ref count is 2
ref count is 2
ref count is 3
ref count is 2
ref count is 2
p->id() is 1
(*p).id() is 1
obj->id() is 1
(*obj).id() is 1
ref count is 1
only one hold ptr
in print(ObjectPtr obj) : ref count is 2
in print(const ObjectPtr& obj) : ref count is 1
in print(Object obj) :
bye bye1 //这个是在调用print(Object obj)时，局部变量析构时打印的
in print(Object* obj) :
bye bye1 //这个是在资源在没有人引用的时候，执行析构函数产生的
*/
给shared_ptr指定删除器
大部分用法都基本上在上面的例子中体现出来了，当没有人引用这个资源的时候，智能指针的默认行为是调用 delete销毁这个资源，而我们也可以人为指定这个步骤，因为有些资源不一定是new出来的，所以不应该使用默认的delete行为，还有一个情况是，在用智能指针管理动态数组的时候，需要自己指定删除器函数。
#include <iostream>
#include <memory>
class Object {
public:
Object(int id) : m_id(id) {
std::cout << "init obj " << std::endl;
}
~Object() {
std::cout << "bye bye" << m_id << std::endl;
}
int id() const {
return m_id;
}
private:
int m_id;
};
// 让写起来更方便
typedef std::shared_ptr<Object> ObjectPtr;
void deleterOfObject(Object* obj) {
if ( obj ) {
std:: cout << "delete obj " << obj->id() << std::endl;
delete obj;
}
}
void useDeleter() {
//指定删除动作 使用外面定义的函数
ObjectPtr obj(new Object(2), deleterOfObject);
ObjectPtr obj2 = obj;
// obj 和 obj2 会在离开这个函数的时候析构，于是，就调用了 deleterOfObject
//管理数组 使用匿名函数当作删除函数
std::shared_ptr<int> p(new int[10], [](int* p){
std::cout << "delete[] p" << std::endl;
delete[] p; //需要使用delete[]
});
// vector<> 没必要使用智能指针， 不用new 和 delete... 内部已经管理了
}
int main() {
useDeleter();
}
/*
init obj
delete[] p //注意析构和构造的顺序是相反的
delete obj 2
bye bye2
*/
shared_ptr主要就是利用变量出了作用域之后析构函数一定能被调用到，哪怕是出现了异常。
不要用一个原始的指针初始化多个shared_ptr
例如下面的例子：
#include <iostream>
#include <memory>
class Object {
public:
Object(int id) : m_id(id) {
std::cout << "init obj " << std::endl;
}
~Object() {
std::cout << "bye bye " << m_id << std::endl;
}
int id() const {
return m_id;
}
private:
int m_id;
};
// 让写起来更方便
typedef std::shared_ptr<Object> ObjectPtr;
int main() {
Object *obj = new Object(2);
ObjectPtr p1(obj);
ObjectPtr p2(obj);
std::cout << p1.use_count() << " " << p2.use_count() << std::endl;
std::cout << "finished" << std::endl;
}
/*
init obj
1 1
finished
bye bye 2
bye bye 203200 //m_id成为了随机数
*/
可以发现，虽然是用的同一个指针初始化了两个shared_ptr，但是这两个shared_ptr却没有关联，它们的引用计数都是1，然后问题就发生了，p2先析构，于是引用计数变为了0，就开始删除它管理的资源obj，于是obj就被析构了，这是还算正常，接着析构p1，引用计算也变成了0，它也开始删除自己管理的资源obj，相当于多次delete了同一个对象，m_id成为了随机数，这还算好的情况，如果Object内部还有指针，或者obj的地址被其他变量占据了，delete掉这块内存就会发生严重的错误！而且不好发现原因。
将this指针正确的传递给shared_ptr
其实就是由于上面的原因，我们不可能传递this指针给shared_ptr，因为用同一个指针初始化两个shared_ptr，它们之间并没有关联，如下面的例子：
#include <iostream>
#include <memory>
class Y
{
public:
std::shared_ptr<Y> f(){
return std::shared_ptr<Y>(this);
}
};
int main()
{
std::shared_ptr<Y> p1(new Y());
std::shared_ptr<Y> p2 = p1->f(); // p2是由this构造共享智能指针
std::cout << p1.use_count() << " " << p2.use_count() << std::endl; // 1 1
}
从上面的例子可以看出，返回由this构造的shared_ptr并没有用，返回还可能造成严重错误(由于可能多次delete)！解决办法是继承std::enable_shared_from_this
#include <iostream>
#include <memory>
class Y : public std::enable_shared_from_this<Y>
{
public:
std::shared_ptr<Y> f(){
return shared_from_this();
}
};
int main()
{
std::shared_ptr<Y> p1(new Y());
std::shared_ptr<Y> p2 = p1->f(); // p2是由p1的thiss构造共享智能指针
std::cout << p1.use_count() << " " << p2.use_count() << std::endl; // 2 2
std::shared_ptr<Y> p3(new Y());
std::shared_ptr<Y> p4 = p3->f(); // p4是由p3的this构造的构造共享智能指针
std::cout << p1.use_count() << " " << p2.use_count() << " "
<< p3.use_count() << " " << p4.use_count() << std::endl; // 2 2 2 2
}
可以发现引用计数确实增加了。并且由p1得到的shared_from_this()增加的就是p1的引用计数，p3得到的shared_from_this()增加的就是p3的引用计数，这和this的含义是一样的。所以我们在类内部需要传递this指针给shared_ptr时，需要继承自std::enable_shared_from_this
shared_ptr的正确构造方式
其实上面使用的智能指针构造方式有一点点问题，ObjectPtr obj(new Object(1));这一个语句其实调用了两次new，一次是new Object(1)，另一次是构造内部的引用计数变量的时候，那有没有办法只掉用一次new呢，答案就是使用make_shared
#include <iostream>
#include <memory>
#include <cassert>
class Object {
public:
Object(int id) : m_id(id) {
std::cout << "init obj " << std::endl;
}
~Object() {
std::cout << "bye bye " << m_id << std::endl;
}
int id() const {
return m_id;
}
private:
int m_id;
};
// 让写起来更方便
typedef std::shared_ptr<Object> ObjectPtr;
int main() {
// 和 ObjectPtr obj(new Object(2)); 一样
// 但是只调用了一次new
ObjectPtr obj = std::make_shared<Object>(2);
}
然而，这个函数也有失效的时候，如果管理的资源对象的构造函数是私有的他就没有办法了。
weak_ptr弱引用的智能指针
循环引用问题的引出
在有些情况下，shared_ptr也会遇见很尴尬、不能处理的情况，那就是循环引用，看下面的例子：
#include <iostream>
#include <memory>
class Parent; //Parent类的前置声明
typedef std::shared_ptr<Parent> ParentPtr;
class Child {
public:
ParentPtr father;
~Child() {
std::cout << "bye child" << std::endl;
}
};
typedef std::shared_ptr<Child> ChildPtr;
class Parent {
public:
ChildPtr son;
~Parent() {
std::cout << "bye parent" << std::endl;
}
};
void testParentAndChild() {
ParentPtr p(new Parent()); // 1 资源A
ChildPtr c(new Child()); // 2 资源B
p->son = c; // 3 c.use_count() == 2 and p.use_count() == 1
c->father = p; // 4 c.use_count() == 2 and p.use_count() == 2
}
int main() {
testParentAndChild();
std::cout << "finished" << std::endl;
}
/*
// 没有调用Parent 和 Child 的析构函数
finished
*/
很惊讶的发现，用了shared_ptr管理资源，资源最后还是没有释放！内存泄漏还是发生了。
分析：
- 执行编号1的语句时，构造了一个共享智能指针p，称呼它管理的资源叫做资源A（new Parent()产生的对象）吧， 语句2构造了一个共享智能指针c，管理资源B(new Child()产生的对象)，此时资源A和B的引用计数都是1，因为只有1个智能指针管理它们，执行到了语句3的时候，是一个智能指针的赋值操作，资源B的引用计数变为了2，同理，执行完语句4，资源A的引用计数也变成了2。
- 出了函数作用域时，由于析构和构造的顺序是相反的，会先析构共享智能指针c，资源B的引用计数就变成了1；接下来继续析构共享智能指针p，资源A的引用计数也变成了1。由于资源A和B的引用计数都不为1，说明还有共享智能指针在使用着它们，所以不会调用资源的析构函数！
- 这种情况就是个死循环，如果资源A的引用计数想变成0，则必须资源B先析构掉(从而析构掉内部管理资源A的共享智能指针)，资源B的引用计数想变为0，又得依赖资源A的析构，这样就陷入了一个死循环。
要想解决这个问题，只能引入新的智能指针weak_ptr，顾名思义，弱引用，也就是不增加引用计数，它不管理shared_ptr内部管理的指针，他只是起一个监视的作用。它监视的不是shared_ptr本身，而是shared_ptr管理的资源！！！weak_ptr没有重载操作符*和->，它不能直接操作资源，但是它可以获取所监视的shared_ptr(如果资源还没有被析构的话)。
weak_ptr的基本用法
weak_ptr使用示例：
#include <iostream>
#include <memory>
class Object {
public:
Object(int id) : m_id(id) {
std::cout << "init obj " << std::endl;
}
~Object() {
std::cout << "bye bye" << m_id << std::endl;
}
int id() const {
return m_id;
}
private:
int m_id;
};
// 取个别名 让写起来更方便
typedef std::shared_ptr<Object> ObjectPtr;
void sharedPtrWithWeakPtr() {
ObjectPtr obj(new Object(1));
typedef std::weak_ptr<Object> WeakObjectPtr;
WeakObjectPtr weakObj(obj); //使用共享指针 初始化 弱引用指针
//weakObj 仅仅是一个监听者，不会增加引用计数
std::cout << "obj use count is " << obj.use_count() << std::endl; // 1
{
// lock() 方法返回一个 它对应的共享指针
// 下面这句话的结果是 2, 而不是1，
// 说明weakObj.lock() 内部也得到了一个新的共享指针，所以引用计数+1
// 在执行完这句话后就析构掉了，引用计数-1
std::cout << "weakObj.lock().use_count() is " << weakObj.lock().use_count() << std::endl; // 2
// 由于发生了一次 赋值 ，所以 引用次次数 +1
// auto === ObjectPtr
auto p = weakObj.lock(); //如果weakObj监视的资源存在， p就存在
std::cout << "obj use count is " << obj.use_count() << std::endl; // 2
if ( p ) {
// do what you want to do
} else {
}
}
// 共享指针不再管理任何资源的时候，weakObj的行为
// 注意：如果在obj.reset前，还存在共享指针管理它的资源
// 如 ：ObjectPtr obj1(obj); weakObj.lock();还是有效的
obj.reset();
{
auto p = weakObj.lock();
if( p ) {
//不应该到这里来
std::cout << "weakObj is not null 1" << std::endl;
} else {
std::cout << "weakObj is null 1" << std::endl;
}
}
// 共享指针管理其他资源的时候，weakObj的行为
// 注意：weak_ptr.lock()
// 只有在 存在某一个shared_ptr管理的资源和该weak_ptr一样 的时候才有效果！
obj.reset(new Object(2));
{
auto p = weakObj.lock();
if( p ) {
//不应该到这里来
std::cout << "weakObj is not null 2" << std::endl;
} else {
std::cout << "weakObj is null 2" << std::endl;
}
}
weakObj = obj; // 重新监视 obj
// 用weakObj 判断管理的资源是否过期
if(weakObj.expired()) {
} else {
}
}
int main() {
sharedPtrWithWeakPtr();
std::cout << "finished" << std::endl;
}
/*
init obj
obj use count is 1
weakObj.lock().use_count() is 2
obj use count is 2
bye bye1
weakObj is null 1
init obj
weakObj is null 2
bye bye2
finished
*/
由上面的例子可以看出，weak_ptr和初始化它的share_ptr没有关系，而是和share_ptr管理的资源有关系。假如WeakObjectPtr weakObj(obj);，如果obj.reset()，weakObj.lock()的返回值就是空，如果obj.reset(new Object(2));，替换了管理对象，则一起的资源就被析构了，weakObj.lock()的返回值同样为空，同样可以推断，如果除了obj以外还有其他共享智能指针一起管理资源，也就是说obj.reset()的时候资源不会被析构，weakObj.lock();的返回值就不会为空了。不明白的话自己写个简单的测试用例就知道了，如：
void sharedPtrWithWeakPtr() {
ObjectPtr obj(new Object(1));
typedef std::weak_ptr<Object> WeakObjectPtr;
WeakObjectPtr weakObj(obj); //使用共享指针 初始化 弱引用指针
ObjectPtr obj1 = obj; //注释掉这句话打印的就是error， 加上这句话打印的就是ok
obj.reset();
auto p = weakObj.lock();
if( p ) {
std::cout << "ok" << std::endl;
} else {
std::cout << "error" << std::endl;
}
}
weak_ptr解决循环引用
用weak_ptr可以解决上面的循环引用问题，将Child内部的parent指针换成weak_ptr管理：
#include <iostream>
#include <memory>
class Parent; //Parent类的前置声明
typedef std::shared_ptr<Parent> ParentPtr;
typedef std::weak_ptr<Parent> WeakParentPtr;
class Child {
public:
WeakParentPtr father;
~Child() {
std::cout << "bye child" << std::endl;
}
};
typedef std::shared_ptr<Child> ChildPtr;
//typedef std::weak_ptr<Child> WeakChildPtr;
class Parent {
public:
//WeakChildPtr son;
ChildPtr son;
~Parent() {
std::cout << "bye parent" << std::endl;
}
};
void testParentAndChild() {
ParentPtr p(new Parent()); // 1 资源A
ChildPtr c(new Child()); // 2 资源B
p->son = c; // 3 c.use_count() == 2 and p.use_count() == 1
c->father = p; // 4 c.use_count() == 2 and p.use_count() == 1
}
int main() {
testParentAndChild();
std::cout << "finished" << std::endl;
}
/*
bye parent //成功调用析构函数
bye child
finished
*/
修改为弱引用后，成功的释放了资源，只要将任意一个shared_ptr换成weak_ptr，就可以解决问题。当然，也可以两个都换成weak_ptr，至于这三种方案谁更好，就暂时不清楚了。
shared_from_this()实现原理
std::enable_shared_from_this
#include <iostream>
#include <memory>
class Y : public std::enable_shared_from_this<Y>
{
public:
Y() {
std::shared_ptr<Y> p = shared_from_this();
}
std::shared_ptr<Y> f(){
return shared_from_this();
}
};
int main()
{
std::shared_ptr<Y> p1(new Y());
}
// 会抛出异常！
/*
terminate called after throwing an instance of 'std::bad_weak_ptr'
what(): bad_weak_ptr
*/
unique_ptr独占的智能指针
unique_ptr相对于其他两个智能指针更加简单，它和shared_ptr使用差不多，但是功能更为单一，它是一个独占型的智能指针，不允许其他的智能指针共享其内部的指针，更像原生的指针（但更为安全，能够自己释放内存）。不允许赋值和拷贝操作，只能够移动。
#include <iostream>
#include <memory>
#include <cassert>
class Object {
public:
Object(int id) : m_id(id) {
std::cout << "init obj " << std::endl;
}
~Object() {
std::cout << "bye bye " << m_id << std::endl;
}
int id() const {
return m_id;
}
private:
int m_id;
};
// 让写起来更方便
typedef std::shared_ptr<Object> ObjectPtr;
typedef std::unique_ptr<Object> UniqueObjectPtr;
// 只能传递引用 不能传值
void print(const UniqueObjectPtr& obj) {
std::cout << obj->id() << std::endl;
}
int main() {
UniqueObjectPtr obj(new Object(1));
// UniqueObjectPtr obj1 = obj; // 编译错误，不允许赋值
// 获取原生指针
auto p = obj.get();
if( p ) {
} else {
}
// better 重载了 operator bool
if(obj) {
} else {
}
// 重载了 operator -> 和 operator *
std::cout << obj->id() << " " << (*obj).id() << std::endl;
print(obj);
// 释放管理的指针，由其他东西处理
p = obj.release();
// delete p; 自己负责处理
obj.reset(p); //析构之前负责管理的对象，重新管理 p指针
obj.reset(); // 析构之前负责管理的对象， 不再管理任何资源
// 允许 移动操作
UniqueObjectPtr obj1(new Object(1));
// obj1已经部管理任何资源 obj2开始管理obj1之前的资源
UniqueObjectPtr obj2 = std::move(obj1);
assert(obj1 == nullptr);
std::cout << obj2->id() << std::endl;
// 将unique_ptr管理的内容给 shared_ptr
ObjectPtr obj3(std::move(obj2));
assert(obj2 == nullptr);
}
/*
init obj
1 1
1
bye bye 1
init obj
1
bye bye 1
*/
unique_ptr管理数组资源不需要指定删除器：
std::shared_ptr<int> p(new int[10], [](int* p){
std::cout << "delete[] p" << std::endl;
delete[] p; //需要使用delete[]
});
std::unique_ptr<int> p2(new int[10]); //不需要指定删除器
性能与安全的权衡
使用智能指针虽然能够解决内存泄漏问题，但是也付出了一定的代价。以shared_ptr举例：
- shared_ptr的大小是原始指针的两倍，因为它的内部有一个原始指针指向资源，同时有个指针指向引用计数。
- 引用计数的内存必须动态分配。虽然一点可以使用make_shared()来避免，但也存在一些情况下不能够使用make_shared()。
- 增加和减小引用计数必须是原子操作，因为可能会有读写操作在不同的线程中同时发生。比如在一个线程里有一个指向一块资源的shared_ptr可能调用了析构（因此所指向的资源的引用计数减一），同时，在另一线程里，指向相同对象的一个shared_ptr可能执行了拷贝操作（因此，引用计数加一）。原子操作一般会比非原子操作慢。但是为了线程安全，又不得不这么做，这就给单线程使用环境带来了不必要的困扰。
总结
- 智能指针主要是使用构造和析构来管理资源的。
- shared_ptr很好用也很难用，有两种构造方式，使用引用计数实现多人同时管理一份资源。使用this的时候要格外注意。
- weak_ptr可以解决shared_ptr的循环引用问题。
- unique_ptr最像裸指针，但更为安全，保证资源的释放，不能复制只能移动。
- 智能指针带来了性能问题，在不同场合可以选择不同的解决方案。优先使用类的实例(如果内存足够)，其次unique_ptr，最后才是shared_ptr。