浅谈C++的智能指针

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!

1. 什么是智能指针

智能指针不是指针，是一个管理指针的类，用来存储指向动态分配对象的指针，负责自动释放动态分配的对象，防止堆内存泄漏。

动态分配的资源，交给一个类对象去管理，当类对象声明周期结束时，自动调用析构函数释放资源

2. 智能指针发展历史

C++ 98 中产生了第一个智能指针auto_ptr

C++boost给出了更加实用的scoped_ptr 和 shared_ptr 和 weak_ptr

C++ 11 引入了unquie_ptr 和 shared_ptr 和 weak_ptrt .需要注意的是，unique_ptr对应的是boost中的scoped_ptr。并且这些智能指针的实现是参照boost中的实现的。

指针是C++中的一个核心概念，是直接对内存操作的一种工具，这个工具是一把双刃剑，一方面可以实现一些性能非常优良的程序，另一方面也会导致一些难以调试的错误。

使用指针容易犯的一些错误？

• 忘记delete 内存，会导致内存泄漏问题，且除非是内存耗尽否则很难检测到这种错误。
• 使用已经释放掉的对象，如果能够记得在释放掉内存后将指针置空并在下次使用前判空，尚可避免这种错误。
• 同一块内存释放两次，如果有两个指针指向相同的动态分配对象，则很容易发生这种错误。
• 发生异常时的内存泄漏，若在new 和 delete 之间发生异常，则会导致内存泄漏。

智能指针能为我们做什么？

为了更加容易、更加安全地使用动态内存，引入了智能指针的概念。智能指针的行为类似常规指针，重要的区别是它负责自动释放所指向的对象，免去了手动 new/delete 的麻烦，

三种智能指针

• shared_ptr：允许多个指针指向同一个对象，当所有shared_ptr都全部释放时，该处资源才释放，shared_ptr是一种强引用型指针；
• unique_ptr：则“独占”所指向的对象；
• weak_ptr：只有某个对象的访问权，而没有它的生命控制权，即，弱引用。

shared_ptr

• shared_ptr多个指针指向相同的对象，使用引用计数来完成自动析构的功能。
• shared_ptr的引用计数是线程安全的，但是其对象的写操作在多线程环境下需要加锁实现。
• 不要用同一个指针初始化多个shared_ptr，这样可能会造成二次释放。

unique_ptr

• 同一时刻只能有一个unique_ptr指向给定对象
• unique_ptr指针本身的生命周期是从创建开始，直到离开作用域。
• 只有一个智能指针真正指向这个特定对象，也只有该指针能析构这个对象所占用的空间

weak_ptr

• 其最大的作用是协助shared_ptr工作，像旁观者那样检测资源的使用情况，解决shared_ptr相互引用时的死锁问题。

小结

• 当你需要一个独占资源所有权（访问权+生命控制权）的指针，且不允许任何外界访问，请使用unique_ptr
• 当你需要一个共享资源所有权（访问权+生命控制权）的指针，请使shared_ptr
• 当你需要一个能访问资源，但不控制其生命周期的指针，请使用weak_ptr