第61课智能指针类模板

Posted 2020-08-02

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了第61课智能指针类模板相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1. 智能指针的意义

（1）现代C++开发库中最重要的类模板之一

（2）C++中自动内存管理的主要手段

（3）能够在很大程度上避开内存相关的问题（如内存泄漏、内存的多次释放等）

2. STL中的智能指针

（1）auto_ptr智能指针

　　①生命周期结束时，销毁指向的内存空间

　　②只能用来管理单个动态创建的对象，而不能管理动态创建的数组。即不能指向堆数组，只能指针堆对象（变量）

int* pn = new int[100];

auto_ptr<int> ap(pn); //auto_ptr指向堆数组。释放时，相当于delete pn，而不是delete[]，会造成内存泄漏。

　　③一片堆空间只属于一个智能指针对象，多个智能指针对象不能指向同一片堆空间

【编程实验】auto_ptr使用初探

（2）其它智能指针

　　①shared_ptr：带有引用计数机制，支持多个指针对象指向同一片内存

　　②weak_ptr：配合shared_ptr而引入的一种智能指针来协助shared_ptr工作，它可以从一个shared_ptr或者另一个weak_ptr对象构造，获得资源的观测权。但weak_ptr不能直接访问资源，它的构造和析构不会引起指针引用计数的增加或减少。

　　③unique_ptr：是auto_ptr的进化版，也是一个指针对象指向一片内存空间，但不能拷贝构造和赋值。

【编程实验】shared_ptr和weak_ptr的用法以及引用计数的循环引用问题

/*
shared_ptr和weak_ptr的用法以及引用计数的循环引用问题 
g++ main.cpp -std=c++11
*/
/*
    在Man类内部通过shared_ptr指针引用一个Woman，Woman类内部也引用一个Man。当一个man和一个
woman是夫妻的时候，他们直接就存在了相互引用问题。man内部有个用于管理wife生命期的shared_ptr变
量，也就是说wife必定是在husband去世之后才能去世。同样的，woman内部也有一个管理husband生命期的
shared_ptr变量，也就是说husband必须在wife去世之后才能去世。这就是循环引用存在的问题：husband
的生命期由wife的生命期决定，wife的生命期由husband的生命期决定，最后两人都死不掉，违反了自然规
律，导致了内存泄漏。

    解决hared_ptr循环引用问题的钥匙在weak_ptr手上。weak_ptr对象引用资源时不会增加引用计数，但
是它能够通过lock()方法来判断它所管理的资源是否被释放。另外很自然地一个问题是：既然weak_ptr不
增加资源的引用计数，那么在使用weak_ptr对象的时候，资源被突然释放了怎么办呢？呵呵，答案是你根本
不能直接通过weak_ptr来访问资源。那么如何通过weak_ptr来间接访问资源呢？答案是：在需要访问资源的
时候weak_ptr为你生成一个shared_ptr，shared_ptr能够保证在shared_ptr没有被释放之前，其所管理的资
源是不会被释放的。创建shared_ptr的方法就是调用weak_ptr的lock()方法。

*/
#include <iostream>
#include <memory>    //for 智能指针

using namespace std;

class Man;

class Woman
{
private:   
    shared_ptr<Man> _husband; //husband必须在wife去世之后才能去世。
public:
    void setHusband(shared_ptr<Man> man)
    {
        _husband = man;
    }    
    
    void show()
    {
        cout << "age = 20, name = xishi" << endl;
    }
    
    ~Woman()
    {
        cout << "~Woman()" << endl;
    }
};

class Man
{
private:
    weak_ptr<Woman> _wife; //weak_ptr不能直接用来访问资源
    //shared_ptr<Woman> _wife; //这句代表wife的生命期与Man一致，即
                               //妻子必须在丈夫去世后才能去世！这就是循环引用存在的问题
public:
    void setWife(shared_ptr<Woman> woman)
    {
        _wife = woman;
    }
    
    void doSomething()
    {
        //weak_ptr不能用来直接访问资源，可以通过lock()方法来创建一个临时对资源的拥有权的share_ptr指针
        if(shared_ptr<Woman> spt = _wife.lock())  //判断资源是否被释放
        {
            spt->show();
        }
    }
    
    ~Man()
    {
        cout << "~Man" << endl;
    }
};

int main()
{
    shared_ptr<Man>  m(new Man());
    shared_ptr<Woman> w(new Woman());
    
    if( m &&  w)
    {
        m->setWife(w);
        w->setHusband(m);
    }
    
    m->doSomething();
    
    
    return 0;
}
/*
age = 20, name = xishi
~Woman()
~Man
*/