智能指针管理“newed对象”

为什么要有智能指针?

指针智能是管理管理动态内存分配对象的一种机制。它提供了自动管理内存,避免常见内存泄漏和悬空指针。

对于上述Func函数的操作,一不小心就会产生很多问题。

  • p1 new时候抛异常 什么都不做
  • p2 new时候抛异常 p1需要被清理
  • div除0错误 p1 p2 都需要清理

上述代码我们也实现了delete,但是却有没被调用的风险。

资源没有被回收,就会导致内存泄漏,内存越用越多,如操作系统会卡死。

自动管理资源——智能指针

RAII(Resource Acquisition Is Initialization)是一种利用对象生命周期来控制程序资源
        在对象构造时获取资源,接着控制对资源的访问使之在对象的生命周期内始终保持有效,最后在对象析构的时候释放资源。借此,我们实际上把管理一份资源的责任托管给了一个对象。这种做法有两大好处:

  • 不需要显式地释放资源。
  • 采用这种方式,对象所需的资源在其生命期内始终保持有效

指针智能就是针对RAII思想设计的一种管理资源的方法;


智能指针的使用

1)利用对象生命周期管理

智能指针的基本使用思路。将对象通过指针交给一个类,类在调用的时候,构造完成初始化,析构完成自动清理资源。


解决上述问题

创建对象sp1 sp2时,会调用构造函数,将new int 构造类中的指针。在sp1 sp2的生命周期结束时(栈帧的销毁)会调用对象的析构函数 ,将动态开辟的内存释放掉

new sp1异常 什么都不做 没有任何构造

new sp2 异常栈帧会跳转到catch 局部变量sp1会被销毁,调用析构

div()函数出异常 局部变量sp1和sp2的栈帧都要被销毁,自动调用析构函数

上述操作就是将一个对象托管给另一个对象管理资源。就是RAII的思想 


*和->

为了让智能指针能够像指针一样操作。我们将智能指针进行操作符重载。*(解引用)和&(取地址)。


浅拷贝问题

利用上述的指针管理资源。不适合拷贝对象。

类中对于拷贝操作默认是浅拷贝,就是将对象资源按照字节一个个拷贝过去。

对于本题中,new开辟一块空间,将空间的地址交给智能指针构造出sp1,由sp1管理资源。

而在第二步拷贝赋值中,将sp1的地址一个字节一个字节拷贝给sp2,因此二者指向同一块空间。

在对象生命周期结束时,会自动调用析构函数。sp1和sp2指向同一块空间。一块空间delete俩次,所以会产生错误。

怎么解决?

这里就从历史的角度谈谈


auto_ptr

在C++98中,提出管理权限转移的思想。

假定都是sp1做为要被覆盖的对象

  • 在拷贝构造和赋值时,将被赋值对象的资源转移到自身。
  • 在拷贝构造时-----sp2指针的地址转为空
  • 在赋值时------需要检查是否自己赋值自己!然后需要释放sp1的内存,将sp2的内存转移到sp1上

将sp2的指针悬空

由于资源管理权限被转移,指针存在悬空。

unique_ptr

在C++98和C++11之间产生了非官方库 boost

unique_ptr

简单粗暴----防止拷贝

在成员函数中,如果不写拷贝构造函数和赋值运算符,编译器就会自动生成默认函数。如果我们显示的实现,而不再赋值上操作。如果只是声明,不写实现,那么有可能在类外被实现。

因此要在类内实现声明,并且声明为私有

在C++11中,delete关键字禁止生成默认函数


三 

shared_ptr

shared_ptr 其实就是对资源做引用计数——当引用计数为 0 的时候,自动释放资源。

比如我们有俩个对象同时指向同一块空间(sp1,sp2)。如果sp1被销毁了,就会什么也不做。然后空间配套的引用计数就会从2减到1。如果当sp2也要被释放时,引用计数从1减到0,此时计数为0,就要释放这块空间。

简单的来说shared_ptr包含俩部分

  • 一个指向堆上创建的裸指针
  • 一个指向内部隐藏的、共享的管理对象 count代表被多少对象引用共享了,也就是引用对象。

计数器设为全局吗?

在C++中用全局变量要非常谨慎。

如果将计数器设为全局,那么计数器就属于全部的类,该类的任何一个对象的增加或减少,都会影响计数器。因此需要对每一块资源分配一个计数器。

  • 构造:为_pcount开空间
  • release():减计数不为0不操作,计数为0时,删除空间
  • 赋值:检查自己赋值自己,释放旧空间 更新_pcount 
  • 拷贝构造:拷贝地址和_pcount ,更新_pcount
  • 基本指针操作

循环引用的解决

shared_ptr指针还存在循环引用的问题,再下一篇文章中将作为重点探讨,同时介绍weak_ptr。

总结


1. 尽量使用智能指针管理资源申请与释放,减少人为new和delete误操作和考虑不周的问题。

2.RAII思想就是利用变量生命周期管理资源。

点我gitee提取代码

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