C++ 智能指针

shared_ptr

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。每使用它一次，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内部的引用计数是线程安全的，但是对象的读取需要加锁。

• 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<int> 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。

• get函数获取原始指针，注意不要使用get初始化另一个智能指针或为智能指针赋值

  shared_ptr<int> p(new int(42));
  
  int *q = p.get();
  shared_ptr<int> p(p.get())    // 错误 ，原因同下
  shared_ptr<int> p2(q)         // 错误， 原因同下
  

• 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。

  int *p = new int(10);
    
  shared_ptr<int> shp(p);
  shared_ptr<int> shp2(p);      // 两次释放同一内存
  

• 注意不要混合使用普通指针和智能指针

  int *x (new int(42));
  process(shared_ptr<int>(x));    // 临时变量，内存会被释放掉
  int j = *x;
  

• 注意避免循环引用，shared_ptr的一个最大的陷阱是循环引用，循环，循环引用会导致堆内存无法正确释放，导致内存泄漏。循环引用稍后介绍。

unique_ptr

• 初始化
  没有类似make_shared函数返回一个unique_ptr。当我们定义一个unique_ptr。需要将其绑定到一个new返回的指针上。

  unique_ptr<string> p1(new string("hello world"));
  

• 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（通过禁止拷贝语义、只有移动语义来实现）。

  unique_ptr<string> p1(new string("hello world"));
  unique_ptr<string> p2(p1);    // 错误，不支持赋值
  unqiue_ptr<string> p3;    p3 = p2;    // 错误，不支持拷贝
  

• 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，用户可自定义删除器可指定其他操作)。

• 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。

  u = nullptr;      // 释放u指向的对象，并将u置为空
  u.release()       // u放弃对指针的控制权，返回指针，并将u置为空
  u.reset()         // 释放u指向的对象
  u.reset(q)        // 令u释放原管理的对象，重新管理q资源
  
  unique_ptr<string> p2(p1.release())    // 将p1置为空，并将资源所有权转移给p2
  p2.reset(p1.release())    // 
  

weak_ptr的使用

• 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。

  shared_ptr<int> sp = make_shared<int>(10);
  
  wak_ptr<int> w(sp);
  w = sp;
  

• 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。

  if (shared_ptr<int> np = wp.lock()) {
      ......
  }
  

循环引用