c++11 智能指標 unique_ptr、shared_ptr與weak_ptr

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c++11 智能指標 unique_ptr、shared_ptr與weak_ptr

 

C++11中有unique_ptr、shared_ptr與weak_ptr等智能指標(smart pointer)，定義在<memory>中。

可以對動態資源進行管理，保證任何情況下，已構造的對象最終會銷毀，即它的解構函式最終會被調用。

 

unique_ptr

unique_ptr持有對對象的專屬權，同一時刻只能有一個unique_ptr指向給定對象（通過禁止拷貝語義、只有移動語意來實現）。

unique_ptr指標本身的生命週期：從unique_ptr指標建立時開始，直到離開範圍。

離開範圍時，若其指向對象，則將其所指對象銷毀(預設使用delete操作符，使用者可指定其他動作)。

 

#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));   // 無法複製的unique_ptr    //unique_ptr<int> up2 = up1;        // err, 不能通過編譯    std::cout << *up1 << std::endl;   // 11    std::unique_ptr<int> up3 = std::move(up1);    // 現在p3是資料的唯一的unique_ptr    std::cout << *up3 << std::endl;   // 11    //std::cout << *up1 << std::endl;   // err, 執行階段錯誤    up3.reset();            // 顯式釋放記憶體    up1.reset();            // 不會導致執行階段錯誤    //std::cout << *up3 << std::endl;   // err, 執行階段錯誤    std::unique_ptr<int> up4(new int(22));   // 無法複製的unique_ptr    up4.reset(new int(44)); //"綁定"動態對象    std::cout << *up4 << std::endl; // 44    up4 = nullptr;//顯式銷毀所指對象，同時智能指標變為空白指標。與up4.reset()等價    std::unique_ptr<int> up5(new int(55));    int *p = up5.release(); //只是釋放控制權，不會釋放記憶體    std::cout << *p << std::endl;    //cout << *up5 << endl; // err, 執行階段錯誤    delete p; //釋放堆區資源    return;}int main(){    mytest();    system("pause");    return 0;}

 

shared_ptr

shared_ptr允許多個該智能指標共用第“擁有”同一堆指派至的記憶體，這通過引用計數（reference counting）實現，會記錄有多少個shared_ptr共同指向一個對象，一旦最後一個這樣的指標被銷毀，也就是一旦某個對象的引用計數變為0，這個對象會被自動刪除。

 

#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; // 列印引用計數    std::cout << *sp1 << std::endl;    std::cout << *sp2 << std::endl;    sp1.reset(); // 顯示讓引用計數減一    std::cout << "count: " << sp2.use_count() << std::endl; // 列印引用計數    std::cout << *sp2 << std::endl; // 22    return;}int main(){    mytest();    system("pause");    return 0;}

 

weak_ptr

weak_ptr是為配合shared_ptr而引入的一種智能指標來協助shared_ptr工作，它可以從一個shared_ptr或另一個weak_ptr物件建構，它的構造和析構不會引起引用計數的增加或減少。沒有重載 * 和 -> 但可以使用lock獲得一個可用的shared_ptr對象

weak_ptr的使用更為複雜一點，它可以指向shared_ptr指標指向的對象記憶體，卻並不擁有該記憶體，而使用weak_ptr成員lock，則可返回其指向記憶體的一個share_ptr對象，且在所指對象記憶體已經無效時，返回指標空值nullptr。

注意：weak_ptr並不擁有資源的所有權，所以不能直接使用資源。
可以從一個weak_ptr構造一個shared_ptr以取得共用資源的所有權。

 

#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(); // 轉換為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>所指對象    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;}

 

c++11 智能指標 unique_ptr、shared_ptr與weak_ptr