前四篇在這裡：
C++11新特性之新型別與初始化: http://blog.jobbole.com/102728/
C++11新特性之型別推斷與型別獲取: http://blog.jobbole.com/104559/
C++11新特性之lambda：http://blog.jobbole.com/104548/
C++11新特性之容器相關特性： http://blog.jobbole.com/104563/
這是C++11新特性介紹的第五部分，涉及到智慧指標的相關內容（shared_ptr, unique_ptr, weak_ptr)。
不想看toy code的讀者可以直接拉到文章最後看這部分的總結。
shared_ptr
shared_ptr 基本用法
shared_ptr採用引用計數的方式管理所指向的物件。當有一個新的shared_ptr指向同一個物件時（複製shared_ptr等），引用計數加1。當shared_ptr離開作用域時，引用計數減1。當引用計數為0時，釋放所管理的記憶體。
這樣做的好處在於解放了程式設計師手動釋放記憶體的壓力。之前，為了處理程式中的異常情況，往往需要將指標手動封裝到類中，通過解構函式來釋放動態分配的記憶體；現在這一過程就可以交給shared_ptr去做了。
一般我們使用make_shared來獲得shared_ptr。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 |
cout<<"test shared_ptr base usage:"<<endl; shared_ptr<string> p1 = make_shared<string>(""); if(p1 && p1->empty()) *p1 = "hello"; auto p2 = make_shared<string>("world"); cout<<*p1<<' '<<*p2<<endl; cout<<"test shared_ptr use_count:"<<endl; cout<<"p1 cnt:"<<p1.use_count()<<"\tp2 cnt:"<<p2.use_count()<<endl; auto p3 = p2; cout<<"p1 cnt:"<<p1.use_count()<<"\tp2 cnt:"<<p2.use_count()<<"\tp3 cnt:"<<p3.use_count()<<endl; p2 = p1; cout<<"p1 cnt:"<<p1.use_count()<<"\tp2 cnt:"<<p2.use_count()<<"\tp3 cnt:"<<p3.use_count()<<endl; |
shared_ptr 和 new
shared_ptr可以使用一個new表示式返回的指標進行初始化。
|
1 2 3 4 |
cout<<"test shared_ptr and new:"<<endl; shared_ptr<int> p4(new int(1024)); //shared_ptr<int> p5 = new int(1024); // wrong, no implicit constructor cout<<*p4<<endl; |
但是，不能將一個new表示式返回的指標賦值給shared_ptr。
另外，特別需要注意的是，不要混用new和shared_ptr!
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 |
void process(shared_ptr<int> ptr) { cout<<"in process use_count:"<<ptr.use_count()<<endl; } cout<<"don't mix shared_ptr and normal pointer:"<<endl; shared_ptr<int> p5(new int(1024)); process(p5); int v5 = *p5; cout<<"v5: "<<v5<<endl; int *p6 = new int(1024); process(shared_ptr<int>(p6)); int v6 = *p6; cout<<"v6: "<<v6<<endl; |
上面的程式片段會輸出：
|
1 2 3 4 |
in process use_count:2 v5: 1024 in process use_count:1 v6: 0 |
可以看到，第二次process p6時，shared_ptr的引用計數為1，當離開process的作用域時，會釋放對應的記憶體，此時p6成為了懸掛指標。
所以，一旦將一個new表示式返回的指標交由shared_ptr管理之後，就不要再通過普通指標訪問這塊記憶體！
shared_ptr.reset
shared_ptr可以通過reset方法重置指向另一個物件，此時原物件的引用計數減一。
|
1 2 3 4 |
cout<<"test shared_ptr reset:"<<endl; cout<<"p1 cnt:"<<p1.use_count()<<"\tp2 cnt:"<<p2.use_count()<<"\tp3 nt:"<<p3.use_count()<<endl; p1.reset(new string("cpp11")); cout<<"p1 cnt:"<<p1.use_count()<<"\tp2 cnt:"<<p2.use_count()<<"\tp3 cnt:"<<p3.use_count()<<endl; |
shared_ptr deleter
可以定製一個deleter函式，用於在shared_ptr釋放物件時呼叫。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
void print_at_delete(int *p) { cout<<"deleting..."<<p<<'\t'<<*p<<endl; delete p; } cout<<"test shared_ptr deleter:"<<endl; int *p7 = new int(1024); shared_ptr<int> p8(p7, print_at_delete); p8 = make_shared<int>(1025); |
unique_ptr
unique_ptr基本用法
unique_ptr對於所指向的物件，正如其名字所示，是獨佔的。所以，不可以對unique_ptr進行拷貝、賦值等操作，但是可以通過release函式在unique_ptr之間轉移控制權。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
cout<<"test unique_ptr base usage:"<<endl; unique_ptr<int> up1(new int(1024)); cout<<"up1: "<<*up1<<endl; unique_ptr<int> up2(up1.release()); cout<<"up2: "<<*up2<<endl; //unique_ptr<int> up3(up1); // wrong, unique_ptr can not copy //up2 = up1; // wrong, unique_ptr can not copy unique_ptr<int> up4(new int(1025)); up4.reset(up2.release()); cout<<"up4: "<<*up4<<endl; |
unique_ptr 作為引數和返回值
上述對於拷貝的限制，有兩個特殊情況，即unique_ptr可以作為函式的返回值和引數使用，這時雖然也有隱含的拷貝存在，但是並非不可行的。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 |
unique_ptr<int> clone(int p) { return unique_ptr<int>(new int(p)); } void process_unique_ptr(unique_ptr<int> up) { cout<<"process unique ptr: "<<*up<<endl; } cout<<"test unique_ptr parameter and return value:"<<endl; auto up5 = clone(1024); cout<<"up5: "<<*up5<<endl; process_unique_ptr(move(up5)); //cout<<"up5 after process: "<<*up5<<endl; // would cause segmentfault |
這裡的std::move函式，以後再單獨具體細說^_^
unique_ptr deleter
unique_ptr同樣可以設定deleter，和shared_ptr不同的是，它需要在模板引數中指定deleter的型別。好在我們有decltype這個利器，不然寫起來好麻煩。
|
1 2 3 4 5 |
cout<<"test unique_ptr deleter:"<<endl; int *p9 = new int(1024); unique_ptr<int, decltype(print_at_delete) *> up6(p9, print_at_delete); unique_ptr<int> up7(new int(1025)); up6.reset(up7.release()); |
weak_ptr
weak_ptr一般和shared_ptr配合使用。它可以指向shared_ptr所指向的物件，但是卻不增加物件的引用計數。這樣就有可能出現weak_ptr所指向的物件實際上已經被釋放了的情況。因此，weak_ptr有一個lock函式，嘗試取回一個指向物件的shared_ptr。
|
1 2 3 4 5 6 7 |
cout<<"test weak_ptr basic usage:"<<endl; auto p10 = make_shared<int>(1024); weak_ptr<int> wp1(p10); cout<<"p10 use_count: "<<p10.use_count()<<endl; //p10.reset(new int(1025)); // this will cause wp1.lock() return a false obj shared_ptr<int> p11 = wp1.lock(); if(p11) cout<<"wp1: "<<*p11<<" use count: "<<p11.use_count()<<endl; |
總結
- shared_ptr採用引用計數的方式管理所指向的物件。
- shared_ptr可以使用一個new表示式返回的指標進行初始化；但是，不能將一個new表示式返回的指標賦值給shared_ptr。
- 一旦將一個new表示式返回的指標交由shared_ptr管理之後，就不要再通過普通指標訪問這塊記憶體。
- shared_ptr可以通過reset方法重置指向另一個物件，此時原物件的引用計數減一。
- 可以定製一個deleter函式，用於在shared_ptr釋放物件時呼叫。
- unique_ptr對於所指向的物件，是獨佔的。
- 不可以對unique_ptr進行拷貝、賦值等操作，但是可以通過release函式在unique_ptr之間轉移控制權。
- unique_ptr可以作為函式的返回值和引數使用。
- unique_ptr同樣可以設定deleter，需要在模板引數中指定deleter的型別。
- weak_ptr一般和shared_ptr配合使用。它可以指向shared_ptr所指向的物件，但是卻不增加物件的引用計數。
- weak_ptr有一個lock函式，嘗試取回一個指向物件的shared_ptr。
完整程式碼詳見smart_pointer.cpp
打賞支援我寫出更多好文章，謝謝！
打賞作者
打賞支援我寫出更多好文章，謝謝！
任選一種支付方式
