第十一章：使用智能指针管理对象资源

Posted 2020-08-29 穆晨

前言

       在前面的文章中，细致地分析了构造函数，拷贝构造函数，赋值运算符，析构函数这几个类中最重要函数的用法。

       如果严格地遵循这些做法，可以消除绝大部分资源管理的问题。

       然而，要想更灵活的使用对象中的资源，仅仅这些还不够。譬如，若你想自己控制对象资源的生命周期(不要在作用域结束的时候自动被析构掉)，那就应当好好考虑下智能指针了。

       有人说，智能指针是属于设计模式范畴的产物，这么说有点偏激，但也确实有点道理。

问题分析

       我们假定有一个投资类Investment：

1 class Investment
2 {
3     // ......
4 };

       很多其他的投资类型都由这个类派生出来，比如股票投资，基金投资等等。

       进一步假设，有某个工厂函数专门供应特定的Investment对象：

1 Investment * createInvestment();

       必须说明的是，这个函数是通过new来在堆中创建对象的，因此，函数结束后，资源并不会释放掉，而是需要调用这个函数的用户来手工释放掉，如下所示：

1 void f()
2 {
3     // ......
4     Investment * pInv = createInvestment();
5     // ......
6     delete pInv;
7     // ......
8 }

       下面问题来了：如果在 4 - 6行之间有 continue 或者 goto 或者其他中断程序执行的语句，那么将会导致 delete 无法运行，从而内存泄露。

       这种情况下，用户肯定是想 pInv 在作用域结束的时候就会自动地释放掉，好在智能指针能解决这个问题。

智能指针介绍

       智能指针的本质其实是一个能够帮用户管理资源的类指针对象。

       许多资源被动态分配于heap后被用于单一区块或函数内，智能指针可以让资源在离开控制流的时候得到释放。

       应用得比较多的有auto_ptr和shared_ptr两种智能指针。

       前者管理的资源必须是一个智能指针所指向的。当前者进行赋值的时候，会将赋值运算符右值的智能指针变成NULL，而其左值获得右边指针原来指向的资源。

       后者管理的资源则未必，它允许多个智能指针指向同一份资源，同时会统计资源被指的个数，只有指向该资源的智能指针都离开了作用域，才会正式析构掉资源。

       智能指针的使用：

1 void f()
2 {
3     // ......
4     std::auto_ptr<Investment>pInv(createInvestment());
5     std::shared_ptr<Investment>pInv(createInvestment());
6     // ......
7 }

       在构造好了智能指针之后，便可以不用理会该资源回收的事，智能指针将会帮你打理！

       如果要通过智能指针获得原始资源指针，则调用智能指针的 .get() 即可，而如果要访问原始资源，智能指针重载了->和*()操作符，使用起来和原始指针一样。

       另外，智能指针shared_ptr还可以自定义删除器，指定删除对象时(指向资源的指针数为0)要做的具体事情(不一定是销毁资源)。

       由于智能指针的类型很多，使用方法也五花八门，这里就不一一介绍了，请参考相关的使用手册。

小结

       1. 当你需要提前实现多态的话，请new一个子类并将结果返回给一个父类指针。

       2. 智能指针不支持内置类型，那是因为C++认为Vector可以完全取代动态分配而得到的数组。