智能指针的原理及其应用
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了智能指针的原理及其应用相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
所谓智能指针就是自动化管理指针所指向的动态资源的释放。那么智能指针的引用是为了解决哪些问题呢?
代码中经常会忘掉释放动态开辟的资源,引用智能指针可用于动态资源管理,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,在析构函数完成资源的清理,可以保证资源的正确初始化和释放。
智能指针的原理:智能指针是一个类,这个类的构造函数中传入一个普通指针,析构函数中释放传入的指针。智能指针的类是栈上的对象,智能指针指向堆上开辟的空间,函数结束时,栈上的函数会自动被释放,智能指针指向的内存也会随之消失,防止内存泄漏。
智能指针的实现需要实现构造、析构、拷贝构造、操作符重载。
几种常见的智能指针的区别?
auto_ptr:就是内部使用一个成员变量指向一块内存资源(构造函数),并且在析构函数中释放内存资源。auto_ptr的拷贝构造和赋值操作符重载函数所接受的参数都是非const的引用类型(即我们可以且修改资源),不能共享所有权(其它任意一个指针指向这块内存,它会把内存给别的指针,自己不指向了)。权限转移。
template <typename T> class Auto_Ptr { public: Auto_Ptr(T *ptr = NULL) :_ptr(ptr) {} ~Auto_Ptr() { if (_ptr != NULL) { delete _ptr; cout<<"~Auto_Ptr()"<<endl; } } Auto_Ptr(Auto_Ptr<T> &ap) :_ptr(ap._ptr) { ap._ptr = NULL; } Auto_Ptr<T> &operator= (Auto_Ptr<T> &ap) { if (this != &ap) { delete _ptr; _ptr = ap._ptr; ap._ptr = NULL; } return *this; } private: T *_ptr; }; void Test1() { Auto_Ptr<int> a1(new int(1)); Auto_Ptr<int> a2(a1); Auto_Ptr<int> a3(new int(2)); a1 = a1; a2 = a3; }
scoped_ptr有着与auto_ptr类似的特性,scoped_ptr与auto_ptr最大的区别主要在于对内存资源拥有权的处理。(auto_ptr在拷贝构造时会从源auto_ptr自动交出拥有权,而scoped_ptr则不允许被拷贝)。scoped_ptr不能资源共享。
template <typename T> class Scoped_Ptr { public: Scoped_Ptr(T *ptr) :_ptr(ptr) {} ~Scoped_Ptr() { if (_ptr != NULL) { delete _ptr; cout<<"~Scoped_Ptr()"<<endl; } } private: Scoped_Ptr(const Scoped_Ptr<T> &sp); Scoped_Ptr<T> &operator=(const Scoped_Ptr<T> &sp); T *_ptr; }; void Test2() { Scoped_Ptr<int> s1(new int(1)); //Scoped_Ptr<int> s2(s1); Scoped_Ptr<int> s3(new int(2)); //s1 = s1; //s2 = s3; }
shared_ptr就是为了解决auto_ptr在对象所有权上的局限性,在使用引用计数的基础上提供了可以共享所有权的智能指针。当新增一个shared_ptr对该对象进行管理时,就将该对象的引用计数加一,同理减少一个时,计数器减一。当该对象的引用计数器为0时,调用delete释放其所占的内存。
template <typename T> class Shared_Ptr { public: Shared_Ptr(T *ptr) :_ptr(ptr) ,_count(new int(1)) {} ~Shared_Ptr() { if(--(*_count) == 0) { delete _ptr; delete _count; cout<<"~Shared_Ptr()"<<endl; } (*_count)--; } Shared_Ptr(Shared_Ptr<T> &sp) :_ptr(sp._ptr) ,_count(sp._count) { (*_count)++; } Shared_Ptr<T> &operator=(Shared_Ptr<T> &sp) { if (this != &sp) { if (--(*_count) == 0) { delete _ptr; delete _count; } _ptr = sp._ptr; _count = sp._count; (*_count)++; } return *this; } private: T *_ptr; int *_count; }; void Test3() { Shared_Ptr<int> s1(new int(1)); Shared_Ptr<int> s2(s1); Shared_Ptr<int> s3(new int(2)); s1 = s1; s1 = s3; }
shared_ptr存在循环引用的问题,使用weak_ptr可以用来避免循环引用。但是weak_ptr对象引用资源时不会增加引用计数,无法知道资源会不会被突然释放,所以无法通过weak_ptr访问资源。在访问资源时weak_ptr必须先转化为shared_ptr。
#include <iostream> #include <boost/shared_ptr.hpp> #include <boost/weak_ptr.hpp> using namespace std; using namespace boost; struct ListNode { shared_ptr<ListNode > _prev; shared_ptr<ListNode > _next; //weak_ptr<ListNode > _prev; //weak_ptr<ListNode > _next; ~ ListNode() { cout<<"~ListNode()" <<endl; } }; void Test () { // 循环引用问题 shared_ptr <ListNode > p1( new ListNode ()); shared_ptr <ListNode > p2( new ListNode ()); cout <<"p1->Count:" << p1. use_count()<<endl ; cout <<"p2->Count:" << p2. use_count()<<endl ; // p1节点的_next指向 p2节点 p1->_next = p2; // p2节点的_prev指向 p1节点 p2->_prev = p1; cout <<"p1->Count:" << p1. use_count ()<<endl ; cout <<"p2->Count:" << p2. use_count ()<<endl ; }
以上是关于智能指针的原理及其应用的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章