深度剖析智能指针

Posted 2020-07-06

RALL:资源分配即初始化，定义一个类来封装资源的分配和释放，在构造函数中完成资源的分配和初始化，在析构函数中完成资源的清理。

首先来看这样一个例子：

此例子乍一看上去，new/delete匹配，并没有什么错。但就因为return的存在，使得Test()函数提前结束，并没有执行delete p。这就使得内存泄露。

内存泄露的危害：使得可用内存越来越少，下一次开辟可能不够，程序崩溃。

为解决此类问题，引入智能指针。

所谓的智能指针就是智能/自动化的管理指针所指向的动态资源的释放。

智能指针的行为类似于常规指针，重要的区别在于它负责自动释放所指向的对象。

智能指针也是模板，当我们创建一个智能指针时，需要提供指针可以指向的类型。

智能指针有：auto_ptr，scoped_ptr,shared_ptr，scoped_array，shared_array

1.auto_prt的模拟实现（以前）

注：以前的auto_ptr看起来已经实现的挺好的，多个指针指向同一块内存，并且释放的时候也正确。

但是在实现的时候，会出现"野指针"。也就是所谓的"悬挂指针"。

在析构函数中，只是对拥有管理权者进行了析构。在delete内存之后重置指针的方法只对这个指针有效，对其他任何指向（已释放的）内存的指针是没有作用的。所以会出现"野指针"。

为解决"野指针"问题，可以将管理权转交后，将以前的指针赋为NULL。也就是auto_ptr的现代写法。

auto_ptr的现代写法：

注：虽然此方法解决了"野指针"的问题，但是在拷贝构造和赋值后，只有一个指针有效。其他的都已为NULL，但有时候会对NULL指针进行引用，使得程序崩溃。

2.简单粗暴的scoped_ptr

scoped_ptr不允许拷贝构造和赋值,在C++11标准中叫unique_ptr

注：为了防拷贝和赋值

（1）只将拷贝构造和赋值函数声明不定义

（2）将拷贝构造和赋值函数声明为private或protected，防止别人搞破坏

3.允许拷贝和赋值的shared_ptr

shared_ptr是通过一个引用计数来记录该块空间被共享了几次，只有当计数器为0时才被释放。

4. 简单粗暴的scoped_array

scoped_array和scoped_ptr类似，是为了防拷贝和赋值。但是scoped_array是对数组来说的，因此在析构时要特别注意，应该使用delete[]来释放内存。

注：scoped_ptr是为了防拷贝和赋值。因此只将拷贝和赋值声明而不定义，并且将拷贝和赋值声明为private或者protected，防止他人搞破坏。

5.允许拷贝和赋值的shared_array

shared_array和shared_ptr类似。也是使用了一个引用计数。但是shared_array是对数组来说的。因此在析构时应使用delete[]。

6.现代版的shared_ptr看起来不错，但是会出现以下几个问题

（1）循环引用

（2）定置删除器

6.1循环引用

为了解决循环引用，应该使用弱指针weak_ptr(防止引用计数的增加)

注：所谓的weak_ptr就是用来服务shared_ptr。将一个weak_ptr绑定一个shared_ptr上不会改变shared_ptr的引用计数。

6.2 定置删除器

我们都只到shared_ptr只能释放new开辟出来的空间。而对于malloc开辟出来的空间，以及fopen打开的文件不能处理。为了能够处理各种情况，引入定置删除器。而定置删除器的实现是通过operator（）即重载（）来实现的。

测试结果：

注：任何情况下都不要使用auto_ptr。