c++之智能指针

指针的理解不深导致一些野指针，内存泄露等问题，智能指针本质是存放在栈的模板对象，只是在栈内部包了一层指针。而栈在其生命周期结束时，其中的指针指向的堆内存也自然被释放了。因而实现了智能管理的效果，不需要考虑内存问题了，其实有点类似某种单例写法，程序运行结束，也不用考虑单例对象内存问题。

1.auto_ptr

      auto_ptr是我第一个看的智能指针，也是标准库里的智能指针，有许多缺陷。

首先看下结构：

从图中可以看书也是一个模板，使用方法大致类似于vector模板。如下：

[cpp]  view plain  copy

1. class Base1  
2. {  
3.     //__int64 ss;  
4. //public:  
5.     bool dd;  
6.     int m_itest;  
7. public:  
8.     virtual void func(){  
9.         cout << "test successed" << endl;  
10.     }  
11. };//先写一个测试类  

main函数如下：

[cpp]  view plain  copy

1. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
2. {  
3.     auto_ptr <Base1> base1(new Base1);//可理解为先声明一个名为base1的Base1类型智能指针，然后再base1里面管理new Base1  
4.         if (base1.get())//get是智能指针的函数，返回当前当前智能指针对象，即用以判断是否为空  
5.         {  
6.          base1->func();  
7.   
8.         }  
9.         return 0;  
10. }  

正常用法是这样，然而我们可以再仔细翻看下底层：

从上图可以看出，该智能指针成员函数也与vector相似，很容易得出

1、base1.get()：返回当前指针对象；

2、base1.release()：清空当前智能指针对象，并返回类型指针。所以假如我们要正常删除，那么需要这样：

[cpp]  view plain  copy

1. Base1*base2 = base1.release();  
2. delete base2;  

很麻烦对不对，没关系，还有第三个函数呢

3、base1.reset()：从图中可看出，是重置智能指针，即把内存删除，且智能指针指向空，但类型不变，所以可以这样安全便捷地删除：

[cpp]  view plain  copy

1. base1.reset();  

然而继续看，还有一个问题：

auto_ptr还重载了等号操作符，由图可知意思是把赋值智能指针的内存交给被赋值智能指针，即如下意思：

[cpp]  view plain  copy

1. auto_ptr <Base1> base2;  
2. base2 = base1;//将base1的控制权转交给base2，且base1清空了  
3. base2->func();  

因此这样就有些问题，控制权可以随便转换，但是只有一个在用，用起来会受到诸多限制，所以有了下面的智能指针。

介绍之前先上一张别人的表格，来源：http://my.oschina.net/hevakelcj/blog/465978，这是c++11中的智能指针与boost库中的比较，原本boost就是为完善auto_ptr搞得这些，现在c++11有了，也就不需要再用咯。

2.unique_ptr

 C++11引入了许多便捷的功能，其中也包括这个，在用之前我们可以先看下底层：

可以清楚的看到，unique_ptr中的拷贝构造和赋值操作符delete了，所以也就意味着，他和auto_ptr有区别，控制权唯一，不能随意转换。用法都差不多：

[cpp]  view plain  copy

1. unique_ptr<Base1> base1(new Base1);  
2. unique_ptr<Base1> base2;//但是不能用拷贝构造和等号赋值把base1赋值给base2了  

但是如果想切换控制权的话也不是没有办法，我们可以看到还有个这样的函数：

要理解这两个函数，首先要理解c++11引入的move和forward；而要理解move和forward得先理解左值和右值概念。所以还是讲全一点吧（已经了解的就直接跳过可以）：

补充知识点（其实可以直接看我下一篇更方便理解：点击打开链接）：

1、左值与右值：

       左值指的是既能够出现在等号左边也能出现在等号右边的变量(或表达式)，右值指的则是只能出现在等号右边的变量(或表达式)。需要注意的是，左值是指表达式结束后依然存在的持久对象，而右值是指表达式结束时就不再存在的临时对象。T& 指向的是 lvalue，而 const T& 指向的，却可能是 lvalue 或 rvalue，左值引用&与右值引用&&（右值引用是c++11加上的）。

2、move和forward：

       需要明确的是，move函数可以是用于构造函数，也可以用于赋值函数，但都需要手动显示添加。其实move函数用直白点的话来说就是省去拷贝构造和赋值时中间的临时对象，将资源的内存从一个对象移动到（共享也可以）另一个对象。官话是：c++11 中的 move() 是这样一个函数，它接受一个参数，然后返回一个该参数对应的右值引用。

       std::forward<T>(u) 有两个参数：T 与 u。当T为左值引用类型时，u将被转换为T类型的左值，否则u将被转换为T类型右值。如此定义std::forward是为了在使用右值引用参数的函数模板中解决参数的完美转发问题。

其实这里说的不够清晰，下次翻译一篇国外的解释，阅读下来就能很好理解move这个概念了，这里先不深入。

回到这张图，这两个函数体也就很明朗了——重载move版本的拷贝构造函数以及重载move版本的等号赋值函数。

意思就是：把右值的对象（right）移动给左值（_myt&），并且右值清空。

那么用法来了：

[cpp]  view plain  copy

1. unique_ptr<Base1> base1(new Base1);  
2. unique_ptr<Base1> base2=move(base1);//base1变成empty  
3. unique_ptr<Base1> base3;  
4. base3 = move(base2);//base2变成empty  

其它的成员函数就不一一赘述，和auto_ptr大致上是相同的。总结，某种程度来说比auto_ptr更为安全，适用部分特殊情况。

3.shared_ptr

如果完全理解了上面两个ptr的底层，那么shared_ptr的也就容易理解多了。但是和前两者有很大区别——

前两者控制权唯一，切换的时候把前面的清除。而shared_ptr不会，照例看下底层：

很显然，可以直接赋值和调用拷贝构造函数，且不会清空原本的智能指针。用法就很简单了：

[cpp]  view plain  copy

1. shared_ptr<Base1> base1(new Base1);  
2. shared_ptr<Base1> base2=base1;  
3. shared_ptr<Base1> base3;  
4. base3 = base2;//三个共享一个  

有个地方需要注意，当删除一个智能指针时，并不影响其它两个智能指针的继续使用。因为该片内存添加了一个引用计数，每shared_ptr一次，引用计数+1；每次调用析构函数，引用计数减一。直到最后一个智能指针删除，才会释放内存。

注意：

1、在继续查看时，你会发现以下两个函数：

其实就是和unique_ptr一样可以通过move来切换控制权，这个时候是切换，不是共享了。

2、接下来继续翻看，还有两个函数：

（其实auto_ptr也有，只是一样，没必要截图了）也就是说，auto_ptr和unique_ptr都可以通过move函数转换成shared_ptr类型，当然，一样是切换控制权的形式，即旧的置空。

用法如下：

[cpp]  view plain  copy

1. auto_ptr<Base1>   base1(new Base1);  
2. shared_ptr<Base1> base2=move(base1);  

4.weak_ptr red_ptr

weak_ptr更像是shared_ptr的助手：

1、他不像其余三种，可以通过构造函数直接分配对象内存；他必须通过shared_ptr来共享内存。

2、没有重载opreator*和->操作符，也就意味着即使分配到对象，他也没法使用该对象

3、不主动参与引用计数，即，share_ptr释放了，那么weak_ptr所存的对象也释放了。

4、使用成员函数use_count()可以查看当前引用计数，expired()判断引用计数是否为空。

5、lock()函数，返回一个shared_ptr智能指针：

也就是让weak_ptr观测shared_ptr智能指针，并且在需要时候通过lock函数返回一个shared_ptr。

6、此外，百科上说：助手类enable_shared_from_this的Shared_from_this会返回this的shared_ptr，所以只需让要被shared_ptr管理的类继承它即可。我倒是没试，有兴趣的可以试试，大致意思也就是这般。