C++11之智能指针

C++11之智能指针

  • 前言
    • 1、智能指针概念
    • 2. 智能指针的定义和使用
      • 2.1 auto_ptr(C++11已经抛弃)
      • 2.2 share_ptr
      • 2.3 unique_ptr
      • 2.4 weak_ptr

前言

C++程序设计中,动态内存的管理式通过一对运算符来完成的:new和delete。
使用堆内存是非常频繁的操作,堆内存的申请和释放都由程序员自己管理。程序员自己管理堆内存可以提高了程序的效率,但是整体来说堆内存的管理是麻烦的,困难点在于确保在正确的时间释放内存。有时使用完对象后,忘记释放内存,造成内存泄漏的问题。
C++11中引入了智能指针的概念,方便管理堆内存。使用普通指针,容易造成堆内存泄露(忘记释放),二次释放,程序发生异常时内存泄露等问题等,使用智能指针能更好的管理堆内存。

1、智能指针概念

智能指针在C++11版本之后提供,包含在头文件中,shared_ptr、unique_ptr、weak_ptr。 所谓的智能指针本质就是一个类模板,它可以创建任意的类型的指针对象,当智能指针对象使用完后,对象就会自动调用析构函数去释放该指针所指向的空间。
所有的智能指针类模板中都需要包含一个指针对象,构造函数和析构函数。
理解智能指针需要从下面三个层次:

  1. 从较浅的层面看,智能指针是利用了一种叫做RAII(资源获取即初始化)的技术对普通的指针进行封装,这使得智能指针实质是一个对象,行为表现的却像一个指针。
  2. 智能指针的作用是防止忘记调用delete释放内存和程序异常的进入catch块忘记释放内存。另外指针的释放时机也是非常有考究的,多次释放同一个指针会造成程序崩溃,这些都可以通过智能指针来解决。
  3. 智能指针还有一个作用是把值语义转换成引用语义。

补充:RAII(Resource Acquisition Is Initialization)是一种利用对象生命周期来控制程序资源(如内存、文件句柄、网络连接、互斥量等等)的简单技术。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。优点:

	1.  不需要显式地释放资源。2.  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。

2. 智能指针的定义和使用

智能指针在C++11版本之后提供,包含在头文件中,shared_ptr、unique_ptr、weak_ptr。auto_ptr是c++98版本库中提供的智能指针,这里也简单介绍一下。

2.1 auto_ptr(C++11已经抛弃)

该指针采取的措施是管理权转移的思想,也就是原对象拷贝给新对象的时候,原对象就会被设置为nullptr,此时就只有新对象指向一块资源空间。
如果auto_ptr调用拷贝构造函数或者赋值重载函数后,如果再去使用原来的对象的话,那么整个程序就会崩溃掉(因为原来的对象被设置为nullptr),这对程序是有很大的伤害的。所以很多公司会禁用auto_ptr智能指针。

2.2 share_ptr

shared_ptr允许多个智能指针可以指向同一块资源,并且能够保证共享的资源只会被释放一次,因此是程序不会崩溃掉。
shared_ptr多个指针指向相同的对象。shared_ptr使用引用计数,每一个shared_ptr的拷贝都指向相同的内存。每使用他一次,内部的引用计数加1,每析构一次,内部的引用计数减1,减为0时,自动删除所指向的堆内存。shared_ptr内部的引用计数(_ptrcount)是线程安全的,但是对象的读取需要加锁。(因为_ptrcount指向的对象是在堆上,因此所有的线程都能够访问到该资源,多线程在修改_ptrcount时,则会出现线程安全问题,因此需要在修改_prtcount时需要用锁来保证其数据的正确性。)
share_ptr使用:

  • 初始化。智能指针是个模板类,可以指定类型,传入指针通过构造函数初始化。也可以使用make_shared函数初始化。不能将指针直接赋值给一个智能指针,一个是类,一个是指针。例如std::shared_ptr p4 = new int(1);的写法是错误的;
  • 拷贝和赋值。拷贝使得对象的引用计数增加1,赋值使得原对象引用计数减1,当计数为0时,自动释放内存。后来指向的对象引用计数加1,指向后来的对象。
int a = 10;
std::shared_ptr<int> ptra = std::make_shared<int>(a);
std::shared_ptr<int> ptrb(ptra); //copy
  • get函数获取原始指针。
  • 注意不要用一个原始指针初始化多个shared_ptr,否则会造成二次释放同一内存
  • 注意避免循环引用,循环引用会导致堆内存无法正确释放,导致内存泄漏。循环引用在weak_ptr中介绍。

2.3 unique_ptr

unique_ptr“唯一”拥有其所指对象,同一时刻只能有一个unique_ptr指向给定对象。它直接将拷贝构造函数和赋值重载函数给禁用掉,因此,不让其进行拷贝和赋值。
unique_ptr指针本身的生命周期:从unique_ptr指针创建时开始,直到离开作用域。离开作用域时,若其指向对象,则将其所指对象销毁(默认使用delete操作符,用户可指定其他操作)。
unique_ptr指针与其所指对象的关系:在智能指针生命周期内,可以改变智能指针所指对象,如创建智能指针时通过构造函数指定、通过reset方法重新指定、通过release方法释放所有权、通过移动语义转移所有权。

2.4 weak_ptr

shared_ptr也存在问题。假设我们要使用定义一个双向链表,如果我们想要让创建出来的链表的节点都定义成shared_ptr智能指针,那么也需要将节点内的_pre和_next都定义成shared_ptr的智能指针。如果定义成普通指针,那么就不能赋值给shared_ptr的智能指针。当其中两个节点互相引用的时候,就会出现循环引用的现象。

struct ListNode{
std::shared_ptr<ListNode> _Pre;
std::shared_ptr<ListNode> _Next;
};int main(){
std::shared_ptr<ListNode> node1(new ListNode);
std::shared_ptr<ListNode> node2(new ListNode);
node1._Next = node2;
node2._Pre = node1;
}
  • 当创建出node1和node2智能指针对象时,引用计数都是1;
  • 当node1的next指向node2所指向的资源时,node2的引用计数就+1,变成2,node2的pre指向noede1所指向的资源时,node1的引用计数+1,变成2;
  • 当这两个智能指针使用完后,调用析构函数,引用计数都-1,都变成1,由于引用计数不为0,所以node1和node2所指向的对象不会被释放;
  • 当node1所指向的资源释放需要当node2中的_prev被销毁,就需要node2资源的释放,node2所指向的资源释放就需要当node1中的_next被销毁,就需要node1资源的释放。
  • 因此node1和node2都有对方的“把柄”,这两个就造成循环引用现象,最终这node1和node2资源就不会进行释放。

c++库中存在weak_ptr类型的智能指针。weak_ptr类的对象它可以指向shared_ptr,并且不会改变shared_ptr的引用计数。一旦最后一个shared_ptr被销毁时,对象就会被释放。

weak_ptr是为了配合shared_ptr而引入的一种智能指针,因为它不具有普通指针的行为,没有重载operator*和->,它的最大作用在于协助shared_ptr工作,像旁观者那样观测资源的使用情况。weak_ptr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没有共享资源,它的构造不会引起指针引用计数的增加。使用weak_ptr的成员函数use_count()可以观测资源的引用计数,另一个成员函数expired()的功能等价于use_count()==0,但更快,表示被观测的资源(也就是shared_ptr的管理的资源)已经不复存在。weak_ptr可以使用一个非常重要的成员函数lock()从被观测的shared_ptr获得一个可用的shared_ptr对象, 从而操作资源。但当expired()==true的时候,lock()函数将返回一个存储空指针的shared_ptr。weak_ptr是用来解决shared_ptr相互引用时的死锁问题,如果说两个shared_ptr相互引用,那么这两个指针的引用计数永远不可能下降为0,资源永远不会释放。它是对对象的一种弱引用,不会增加对象的引用计数,和shared_ptr之间可以相互转化,shared_ptr可以直接赋值给它,它可以通过调用lock函数来获得shared_ptr。

struct ListNode{
std::weak_ptr<ListNode> _Pre;
std::weak_ptr<ListNode> _Next;
};int main(){
std::shared_ptr<ListNode> node1(new ListNode);
std::shared_ptr<ListNode> node2(new ListNode);
node1._Next = node2;
node2._Pre = node1;
}

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/611965.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

代码随想录算法训练营第一天|数组理论基础、704二分查找、27移除元素

数组理论基础 一维数组 数组中的元素在内存空间中是连续的数组名与数组中第一个元素的地址相同&#xff08;一维数组&#xff09;数组的下标从0开始删除数组的元素其实是用后面的元素覆盖掉要删除的元素数组的长度不能改变 二维数组 二维数组是按照行存储的&#xff0c;也是…

关于json.dumps()写入文件时是utf8

json.dumps()默认情况下&#xff0c;该函数会自动处理Unicode编码。 不要直接在json.dumps()设置encodingutf-8&#xff0c;会报错 json.dumps got an unexpected keyword argument encoding 需要将json.dumps()中设置ensure_asciiFalse&#xff0c;结合open函数中的encodin…

Java解析第三方接口返回的json

在实际开发过程中&#xff0c;免不了和其他公司进行联调&#xff0c;调用第三方接口&#xff0c;这个时候我们就需要根据对方返回的数据进行解析&#xff0c;获得我们想要的字段 第一种 //这种是data里面有个list的格式 {"data": {"username": "s…

linux 网络设备驱动之报文接收

从网络上接收报文比发送它要难一些, 因为必须分配一个 sk_buff 并从一个原子性上下 文中递交给上层. 网络驱动可以实现 2 种报文接收的模式: 中断驱动和查询. 大部分驱 动采用中断驱动技术, 这是我们首先要涉及的. 有些高带宽适配卡的驱动也可能采用查询 技术; 我们在"接收…

Kali Linux——aircrack-ng无线教程

目录 一、准备 二、案例 1、连接usb无线网卡 2、查看网卡信息 3、开启网卡监听 4、扫描wifi信号 5、抓取握手包 6、强制断开连接 7、破解握手包 三、预防 一、准备 1、usb无线网卡&#xff08;笔记本也是需要用到&#xff09; 2、密码字典&#xff08;Kali 系统自带…

java句柄数过多解决办法

java句柄数过多解决办法 使用file-leak-detector指定为应用程序的javaagent&#xff0c;然后重启程序&#xff0c;通过file-leak-detector提供能力&#xff0c;可以查看句柄和线程名称的信息&#xff0c;可直接排查出是哪行代码问题 包下载地址&#xff1a;http://search.mav…

项目整体管理

整体管理之10大项目管理&#xff1a; 核心域&#xff1a;进度&#xff0c;成本&#xff0c;质量&#xff0c;范围 辅助域&#xff1a;风险&#xff0c;沟通&#xff0c;采购&#xff0c;人力资源&#xff0c;干系人 项目管理相关方&#xff1a; 招标&#xff1a;买方&#x…

Acrel-5000重点用能单位能耗在线监测系统的实际应用分析-安科瑞 蒋静

摘要&#xff1a;根据《重点用能节能办法》&#xff08;国家发展改革委等第七部委2018年15号令&#xff09;、《重点用能单位能耗在线监测系统推广建设工作方案》&#xff08;发改环资[2017]1711号&#xff09;和《关于加速推进重点用能单位能耗在线监测系统建设的通知》&#…

评估LLM在细胞数据上的实用性(1)-基本概述

基于LLM的基础模型在工业和科学领域都取得了重大进展。本报告通过八个与单细胞数据相关的下游任务的综合实验&#xff0c;评估了LLM在单细胞测序数据分析中的性能。通过将七种不同的单细胞LLM与特定任务下的baselines进行比较&#xff0c;结果发现单细胞LLMs在所有任务中可能并…

Js-基础语法(二)

运算符 赋值运算符 赋值运算符&#xff1a;对变量进行赋值的运算符 已经学过的赋值运算符&#xff1a; 将等号右边的值赋予给左边, 要求左边必须是一个容器 其他赋值运算符&#xff1a; - */% 使用这些运算符可以在对变量赋值时进行快速操作 一元运算符 众多的 JavaScrip…

固定翼仿真的切换

delta固定翼飞行器模型 接着这篇文章文章链接&#xff0c;我们对飞行器模型进行改进&#xff0c; 我们知道&#xff0c;我们打开仿真模型 gazebo --verbose zephyr_ardupilot_demo.world 我们注意这最后一个语句 <model name"zephyr_delta_wing_demo">//加载z…

图像分类任务的可视化脚本,生成类别json字典文件

1. 前言 之前的图像分类任务可视化&#xff0c;都是在train脚本里&#xff0c; 用torch中dataloader将图片和类别加载&#xff0c;然后利用matplotlib库进行可视化。 如这篇文章中&#xff1a;CNN 卷积神经网络对染色血液细胞分类(blood-cells) 在分类任务中&#xff0c;必定…

零基础学习数学建模——(一)什么是数学建模

本篇博客将详细介绍什么是数学建模。 文章目录 个人简介什么是数学建模&#xff08;一&#xff09;引例&#xff1a;高中数学里的简单线性规划问题数学建模的定义及用途数学建模的定义数学建模的用途 正确认识数学建模 个人简介 ​ 本人在本科阶段获得过国赛省一、mathorcup数…

ssm基于Web的汽车客运订票系统的设计与实现论文

毕业设计&#xff08;论文&#xff09; 汽车客运订票系统 姓 名 ______________________ 学 号 ______________________ 班 级 ______________________ 专 业 ______________________ 院 部 ______________________ 指导教师 ______________________ 年 月 日 目 录 目 录 …

Unity3d 实现直播功能(无需sdk接入)

Unity3d 实现直播功能 需要插件 :VideoCapture 插件地址(免费的就行) 原理:客户端通过 VideoCapture 插件实现推流nodejs视频流转服务进行转发,播放器实现rtmp拉流 废话不多说,直接上 CaptureSource我选择的是屏幕录制,也可以是其他源 CaptureType选择LIVE–直播形式 LiveSt…

python函数装饰器保存信息

1 python函数装饰器保存信息 python函数装饰器&#xff0c;可以通过实例属性、全局变量、非局部变量和函数属性&#xff0c;来保存被装饰函数的状态信息。 1.1 统计调用并跟踪 描述 通过装饰器统计函数调用次数&#xff0c;并且用打印来跟踪调用记录。 此装饰器用类的__ca…

02 Singleton单例

抽丝剥茧设计模式 之 Singleton单例 - 更多内容请见 目录 文章目录 一、Singleton单例二、单例模式的八种实现1、饿汉式1Java实现go实现 2、饿汉式2Java实现go实现 3、懒汉式Java实现go实现 4、懒汉式-加锁Java实现go实现 5、懒汉式-缩小加锁代码块Java实现go实现 6、懒汉式-双…

FastDFS之快速入门、上手

知识概念 分布式文件系统 通过计算机网络将各个物理存储资源连接起来。通过分布式文件系统&#xff0c;将网络上任意资源以逻辑上的树形结构展现&#xff0c;让用户访问网络上的共享文件更见简便。 文件存储的变迁&#xff1a; 直连存储&#xff1a;直接连接与存储&#xf…

websocket介绍并模拟股票数据推流

Websockt概念 Websockt是一种网络通信协议&#xff0c;允许客户端和服务器双向通信。最大的特点就是允许服务器主动推送数据给客户端&#xff0c;比如股票数据在客户端实时更新&#xff0c;就能利用websocket。 Websockt和http协议一样&#xff0c;并不是设置在linux内核中&a…

优化用户体验的设计原则和实用建议

在现代软件开发中&#xff0c;用户体验的质量直接关系到用户的满意度和产品的成功。通过采用良好的设计原则和实用建议&#xff0c;可以提升用户体验&#xff0c;使产品更具吸引力。本文将介绍一些优化用户体验的设计原则和实用建议。 1. 用户研究与理解 在设计之前深入了解目…