C++基礎回顧4——智慧指標shared_ptr

———-引入智慧指標的目的，個人；理解有如下兩點：
1.自動釋放記憶體：智慧指標類能記錄多少個shared_ptr指向相同的物件，並在引用計數值為0時自動釋放物件所佔用的記憶體。
2.記憶體共享：讓多個物件共享底層資料。

C++動態記憶體（malloc & free， new & delete）

程式使用動態記憶體出於以下三種原因之一：

• 程式不知道自己需要使用多少物件
• 程式不知道所需物件的準確型別
• 程式需要在多個物件間共享資料

vector<string> v1;

    {//新作用域
        string str[] = {"a", "an", "the"};
        int size = sizeof(str) / sizeof(str[0]);
        vector<string> v2(str, str + size);
        v1 = v2;
    }//v2被銷燬，v1中包含三個元素

當拷貝一份vector時，原vector和副本vector中元素是相互分離的。
一般而言，如果兩個物件共享底層的資料，當某個物件被銷燬時，我們不能當方面的銷燬底層資料。

Blob<string> b1;

    {//新作用域
        Blob<string> b2 = {"a", "an", "the"};
        b1 = b2;//b1和b2共享相同的元素
    }

物件b1與b2具有引用相同的底層元素。
實現Blob類如下：

class strBlob
{
public:
    typedef std::vector<string>::size_type size_type;
    strBlob();
    strBlob(initializer_list<string> i1);
    size_type size() const { return data->size(); };
    bool empty() const{ return data->empty(); };

    //新增和刪除元素
    void push_back(const string &t) {data->push_back(t); };
    void pop_back();

private:
    shared_ptr<vector<string>> data;
    void check(size_type i, const string &msg) const;

}

shared_ptr與new的結合使用
預設情況下，一個用來初始化智慧指標的普通指標必須指向動態記憶體，因為智慧指標預設使用delete釋放它所關聯的物件。

 shared_ptr<string> clone(int p)
 {
 //必須顯示地呼叫int *建立shared_ptr<int>
     return shared_ptr<int>(new int(p));
 }

不要混合使用普通指標和智慧指標

 void  process(shared_ptr<int> ptr)
 {
 //使用ptr

 }//ptr離開作用域，被銷燬

process採用傳值方式傳遞形參，因此實參會被拷貝給一個臨時變數ptr，拷貝實參會遞增引用計數。

 shared_ptr<int> p(new int(42));//引用計數為1；
 process(p); //引用計數為2，執行完process後引用計數變為1
 int i = *p;//p的引用計數為1；

智慧指標刪除器

struct destination;
struct connection;
connection connect(destination *d);
void disconnection(connection);

void f(destination *dd)
{
    connection conn = connect(dd);

    //使用完conn後並未及時關閉，需要單獨呼叫disconnection
}

以上程式碼中若connection存在解構函式，還可以在解構函式中呼叫disconnect。但是不存在解構函式，就可以使用shared_ptr，與採用shared_ptr自動會呼叫delete避免記憶體洩漏的原理是一樣的。
修改如下：

void end_connection(destionation *d){ disconnect(p); };
void f(destination *dd)
{
    connection conn = connect(dd);
    shared_ptr<connection> p(&conn, end_connection);
}

unique_ptr

某一時刻只能有一個unique_ptr指向一個給定物件，unique_ptr與物件是一一對應的關係。

    unique_ptr<string> p1(new string("Stegosaurus"));
    unique_ptr<string> p2(p1); //錯誤：unique_ptr不支援拷貝,unique_ptr沒有對應的拷貝建構函式
    unique_ptr<string> p3;
    p3 = p2; //錯誤：unique_ptr不支援拷貝，unique_ptr沒有對應的拷貝建構函式

unique_ptr操作

• unique_ptr〈T〉 u1：空unique_ptr，可以指向型別為T的物件；u1會使用delete來釋放它的指標。
• unique_ptr〈T, D〉 u2：u2會使用一個型別為D的可呼叫物件來釋放它的指標。
• unique_ptr〈T, D〉 u（d）
• u = nullptr
• u.release() :u放棄對指標的控制權，返回指標，並將u置為空
• u.reset()：釋放u指向的物件
• u.reset(q):如果提供了內建q，令u指向這個物件；否則將u置位空。
  指向release之後，unique_ptr會切斷與之前指向物件的聯絡，並返回當初指向的物件，這時就需要使用返回的物件初始化另一個智慧指標。

p2.release();//錯誤：p2不會釋放記憶體，而且我們丟失了指標
auto p = p2.release(); //正確，用完後必須delete(p)

weak_ptr操作
weak_ptr是一種不控制所指向物件生命週期的智慧指標，它指向一個由shared_ptr管理的物件，將一個weak_ptr繫結到shared_ptr上不會改變shared_ptr的引用計數。

• weak_ptr〈T〉w：指向型別為T的空weak_ptr
• weak_ptr〈T〉w(sp):與shared_ptr sp指向相同物件的weak_ptr，但是T必須能轉換為sp可以指向的型別
• w.reset()
• w.use_count();
• w.expired();
• w = p