c++11 智能指针 （std::shared_ptr）（一）

定义于头文件 <memory>

template< class T > class shared_ptr;     (C++11 起) 

std::shared_ptr 是通过指针保持对象共享所有权的智能指针。多个 shared_ptr 对象可占有同一对象。下列情况之一出现时销毁对象并解分配其内存：

• 最后剩下的占有对象的 shared_ptr 被销毁；
• 最后剩下的占有对象的 shared_ptr 被通过 operator= 或 reset() 赋值为另一指针。

用 delete 表达式或在构造期间提供给 shared_ptr 的定制删除器销毁对象。

shared_ptr 能在存储指向一个对象的指针时共享另一对象的所有权。此特性能用于在占有其所属对象时，指向成员对象。存储的指针为 get() 、解引用及比较运算符所访问。被管理指针是在 use_count 抵达零时传递给删除器者。

shared_ptr 亦可不占有对象，该情况下称它为空 (empty) （空 shared_ptr 可拥有非空存储指针，若以别名使用构造函数创建它）。

shared_ptr 的所有特化满足可复制构造 (CopyConstructible) 、可复制赋值 (CopyAssignable) 和可小于比较 (LessThanComparable) 的要求并可按语境转换为 bool 。

多个线程能在 shared_ptr 的不同实例上调用所有成员函数（包含复制构造函数与复制赋值）而不附加同步，即使这些实例是副本，且共享同一对象的所有权。若多个执行线程访问同一 shared_ptr 而不同步，且任一线程使用 shared_ptr 的非 const 成员函数，则将出现数据竞争；原子函数的 shared_ptr 特化能用于避免数据竞争。

构造函数

std::shared_ptr<T>::shared_ptr

从指代要管理的对象的各种指针类型构造新的 shared_ptr 。

1-2) 构造无被管理对象的 shared_ptr ，即空 shared_ptr 。

3-7) 构造 shared_ptr ，管理 ptr 所指向的对象。

另外：

3) 以 delete 表达式 delete ptr 为删除器，若 T 不是数组类型，以 delete[] ptr 为删除器，若 T 是数组类型 (C++17 起)。 Y 必须是完整类型。 delete 表达式必须为良式，拥有良好定义行为且不抛异常。若 delete 表达式不为良式，则此构造函数不参与重载决议。 (C++17 起)

4-5) 以指定的删除器 d 为删除器。表达式 d(ptr) 表达式必须为良式，拥有良好定义行为且不抛异常。 d 的构造和从 d 构造存储的删除器必须不抛异常。

6-7) 同 (4-5) ，但额外地用 alloc 的副本分配内部使用的数据。 Alloc 必须是分配器 (Allocator) 。

8) 别名使用构造函数：构造 shared_ptr ，与 r 的初始值共享所有权信息，但保有无关且不管理的指针 ptr 。若此 shared_ptr 是离开作用域的组中的最后者，则它将调用最初 r 所管理对象的析构函数。然而，在此 shared_ptr 上调用 get() 将始终返回 ptr 的副本。程序员负责确保只要此 shared_ptr 存在，此 ptr 就保持合法，例如在典型使用情况中，其中 ptr 是 r 所管理对象的成员，或是 r.get() 的别名（例如向下转型）。对于接收右值的第二重载，调用后 r 为空且 r.get() == nullptr 。 (C++20 起)

9) 构造 shared_ptr ，共享 r 所管理对象的所有权。若 r 不管理对象，则 *this 亦不管理对象。若 Y* 不可隐式转换为 (C++17 前)兼容 (C++17 起) T* ，则模板重载不参与重载决议。

10) 从 r 移动构造 shared_ptr 。构造后， *this 含 r 先前状态的副本，而 r 为空且其存储的指针为空。若 Y* 不可隐式转换为 (C++17 前)兼容 (C++17 起) T* ，则模板重载不参与重载决议。

11) 构造 shared_ptr ，共享 r 所管理对象的所有权。 Y* 必须可隐式转换为 T* 。 (C++17 前)此重载仅若 Y* 兼容 T* 才参与重载决议。 (C++17 起)注意可为相同目的用 r.lock() ：区别是若参数为空则此构造函数抛异常，而 std::weak_ptr<T>::lock() 在该情况下构造空的 std::shared_ptr 。

12) 构造 shared_ptr ，存储并占有 r 先前占有的对象。 Y* 必须可转换为 T* 。构造后， r 为空。

13) 构造 shared_ptr ，管理当前为 r 所管理的对象。存储与 r 关联的删除器以在未来删除被管理对象。调用后 r 不管理对象。

若 Deleter 是引用类型，则等价于 shared_ptr(r.release(), std::ref(r.get_deleter()) 。否则，等价于 shared_ptr(r.release(), r.get_deleter()) 。

T 不是数组类型时，重载 (3) 、 (4) 及 (6) 以 ptr 启用 shared_from_this ，而重载 (13) 以 r.release() 所返回的指针启用 shared_from_this 。

注意

T 不是数组类型是，重载 (3) 、 (4) 及 (6) 以 ptr 启用 shared_from_this ，而重载 (13) 以 r.release() 所返回的指针启用 shared_from_this 。

构造函数以 U* 类型指针 ptr 启用 shared_from_this ，表示它确定 U 是否拥有作为 std::enable_shared_from_this 特化的无歧义且可访问 (C++17 起)基类，而若如此，则构造函数求值该语句：

if (ptr != nullptr && ptr->weak_this.expired())
  ptr->weak_this = std::shared_ptr<std::remove_cv_t<U>>(*this,
                                  const_cast<std::remove_cv_t<U>*>(ptr));

其中 weak_this 是 std::shared_from_this 的隐藏 mutable std::weak_ptr 成员。对 weak_this 成员的赋值不是原子的，且与任何到同一对象的潜在并发访问冲突。这确保将来对 shared_from_this() 调用，将与此裸指针构造函数所创建的 shared_ptr 共享所有权。

上述解释代码中，测试 ptr->weak_this.expired() 是为确保若 weak_this 指示已有占有者则重赋值它。从 C++17 起要求此测试。

裸指针重载认定被指向对象的所有权。从而，用裸指针重载为已经为 shared_ptr 所管理对象构造 shared_ptr ，例如以 shared_ptr(ptr.get()) 很可能导致未定义行为，即使对象有导出自 std::enable_shared_from_this 的类型。

因为默认构造函数是 constexpr ，静态 shared_ptrs 作为静态非局部初始化的一部分初始化，在任何动态初始化开始前。这使得在任何静态对象的构造函数中使用 shared_ptr 是安全的。

C++11 和 C++14 中，从 std::unique_ptr<T[]> 构造 std::shared_ptr<T> 是合法的：

std::unique_ptr<int[]> arr(new int[1]);
std::shared_ptr<int> ptr(std::move(arr));

因为 shared_ptr 从 unique_ptr 获得其删除器（ std::default_delete<T[]> 对象），故能正确解分配数组。

C++ 中这不再受允许。应当使用替代的数组形式 std::shared_ptr<T[]> 。

参数

异常

3) 若无法获得要求的附加内存则为 std::bad_alloc 。可能因其他错误抛出实现定义的异常。若异常出现，则调用 delete ptr，若 T 非数组类型，否则调用 delete[] ptr (C++17 起) 。

4-7) 若无法获得要求的附加内存则为 std::bad_alloc 。可能因其他错误抛出实现定义的异常。若异常出现，则调用 d(ptr) 。

11) 若 r.expired() == true 则为 std::bad_weak_ptr 。若异常出现，则此构造函数无效果。

12) 若无法获得要求的附加内存则为 std::bad_alloc 。可能因其他错误抛出实现定义的异常。若异常出现，则此构造函数无效果。

13) 若抛异常，则构造函数无效果。

调用示例

#include <memory>
#include <iostream>

struct Foo
{
    Foo()
    {
        std::cout << "Foo...\n";
    }
    ~Foo()
    {
        std::cout << "~Foo...\n";
    }
};

struct D
{
    void operator()(Foo* p) const
    {
        std::cout << "Call delete from function object...\n";
        delete p;
    }
};

int main()
{
    {
        std::cout << "constructor with no managed object\n";
        std::shared_ptr<Foo> sh1;
    }

    {
        std::cout << "constructor with object\n";
        std::shared_ptr<Foo> sh2(new Foo);
        std::shared_ptr<Foo> sh3(sh2);
        std::cout << sh2.use_count() << '\n';
        std::cout << sh3.use_count() << '\n';
    }

    {
        std::cout << "constructor with object and deleter\n";
        std::shared_ptr<Foo> sh4(new Foo, D());
        std::shared_ptr<Foo> sh5(new Foo, [](Foo * p)
        {
            std::cout << "Call delete from lambda...\n";
            delete p;
        });
    }
}

 输出