智能指针的使用

智能指针在C++11版本之后提供，包含在头文件<memory>中，shared_ptr、unique_ptr、weak_ptr。

1，shared_ptr的使用

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，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。循环引用在weak_ptr中介绍。

示例：

#include <iostream>
#include <memory>
void main()
{

	int a = 10;
	std::shared_ptr<int> ptra = std::make_shared<int>(a);
	std::shared_ptr<int> ptra2(ptra); //copy
	size_t size_1 =  ptra.use_count() ; // = 2
	int s1 = *(ptra.get());// = 10

	int b = 20;
	//std::shared_ptr<int> ptrb = pb;  //error
	std::shared_ptr<int> ptrb = std::make_shared<int>(b);
	
	/*
	* 原本ptra2是指向变量a的第二个智能指针，但是这里把它重新assign为指向变量b的智能指针。
	*所以指向变量a的智能指针引用计数减1，指向变量b的智能指针引用计数+1.
	*/
	ptra2 = ptrb; 

	size_t size_2 = ptra.use_count();//由2变1
	size_t size_3 = ptrb.use_count();//由1变2
}

2，unique_ptr的使用

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）。相比与原始指针unique_ptr用于其RAII的特性，使得在出现异常的情况下，动态资源能得到释放。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。

	int* ori = 0;
	{
		std::unique_ptr<int> uptr(new int(10));  //绑定动态对象
		ori = uptr.get(); 
		int x = *ori;// = 10
		int abc = 0;
		//std::unique_ptr<int> uptr2 = uptr;  //不能赋值
		//std::unique_ptr<int> uptr2(uptr);  //不能拷貝
		std::unique_ptr<int> uptr2 = std::move(uptr); //转移所有权
		int* tmp = uptr.get();// 由于uptr已经失去指向对象的所有权，所以这里得到的是一个空指针
		//int ddd = *tmp;  //err,访问空指针将报错
		

		uptr2.release(); //释放所有权，但是并不释放资源本身
		x = *ori;// = 10,这时没有任何std::unique_ptr指向ori地址的资源，但是资源还是存在的，访问他的值依然是10.
		tmp = uptr.get();// 由于uptr已经失去指向对象的所有权，所以这里得到的是一个空指针
		//int ddd = *tmp;  //err,访问空指针将报错

		abc = 0;
	}

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)，测试如下：

	int* ori = 0;
	{
		std::unique_ptr<int> uptr(new int(10));  //绑定动态对象
		ori = uptr.get(); 
	}//由于离开了作用域，所以uptr释放了他所指向的资源
	int y = *ori;//此时ori只是一个野指针，y为一个随机值。

3，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。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。

	{
		std::shared_ptr<int> sh_ptr = std::make_shared<int>(10);
		std::cout << sh_ptr.use_count() << std::endl; // 输出1

		std::weak_ptr<int> wp(sh_ptr);
		std::cout << wp.use_count() << std::endl;    // 输出1
		std::cout << sh_ptr.use_count() << std::endl; // 输出1

		if (!wp.expired())
		{
			std::shared_ptr<int> sh_ptr2 = wp.lock(); //get another shared_ptr
			*sh_ptr2 = 100;
			std::cout << *sh_ptr.get() << std::endl;  // 输出100
			std::cout << wp.use_count() << std::endl; // 输出2
		}
	}
	//delete memory

本文参考：C++11中智能指针的原理、使用、实现 - wxquare - 博客园