智能指针解读（2）

前面一篇文章，我讲解了智能指针的原理，并实现了一个简单的智能指针。为了加深对智能指针的理解，在这篇文章中，我把C++中的几个智能指针讲解下：auto_ptr, unique_ptr, shared_ptr, weak_ptr。

1、auto_ptr

前面的文章我们把smart_ptr的拷贝构造函数、赋值运算符都禁掉了。auto_ptr在拷贝构造函数和赋值运算符里是怎么处理的呢？它会把原来的指针赋为nullptr。

template<class T>
class auto_ptr {
public:auto_ptr(T* _ptr) : ptr(_ptr) {}auto_ptr(auto_ptr& _ap) : ptr(_ap.ptr) {_ap.ptr = nullptr;}auto_ptr<T>& operator = (auto_ptr<T>& _ap) {if (ptr != _ap.ptr) {ptr = _ap.ptr;_ap.ptr = nullptr;}return *this;}~auto_ptr() {delete ptr;ptr = nullptr;}T& operator * () {return *ptr;}T* operator -> () {return ptr;}
private:T* ptr;
};

3、unique_ptr

unique_ptr是c++11版本库中提供的智能指针,它直接将拷贝构造函数和赋值重载函数给禁用掉。所以unique_ptr只能move，不能赋值。

4、shared_ptr

shared_ptr允许多个智能指针可以指向同一块资源，并且能够保证共享的资源只会被释放一次。
shared_ptr采用的是引用计数原理来实现多个shared_ptr对象之间共享资源：
（1）引用计数用来记录该资源被几个对象共享。
（2）当一个shared_ptr对象被销毁时（调用析构函数），析构函数内就会将该计数减1。
（3）如果引用计数减为0后，则表示自己是最后一个使用该资源的shared_ptr对象，必须释放资源。
（4）如果引用计数不是0，就说明自己还有其他对象在使用，则不能释放该资源。

在使用shared_ptr时，要注意不要让2个shared_ptr指向同一个原始指针，比如：

A* p = new A(10);
shared_ptr<A> sp1(p), sp2(p);

sp1 和 sp2 并不会共享同一个对 p 的引用计数，而是各自将对 p 的引用计数都记为 1（sp2 无法知道 p 已经被 sp1 托管过）。这样，当 sp1 消亡时要析构 p，sp2 消亡时要再次析构 p，这会导致程序崩溃。

5、weak_ptr

weak_ptr类的对象可以指向shared_ptr，但不会改变shared_ptr的引用计数。一旦最后一个shared_ptr被销毁时，对象就会被释放。
weak_ptr并没有重载operator->和operator *操作符，因此不可直接通过weak_ptr使用对象，典型的用法是调用其lock函数来获得shared_ptr示例，进而访问原始对象。

我们来看一个shared_ptr交叉引用的例子：

class B;
class A
{
public:shared_ptr<B> sp;~A(){cout << "~A"<<endl;}
};
class B
{
public:shared_ptr<A> sp;~B(){cout << "~B"<<endl;}
};void fun() {shared_ptr<B> pb(new B());shared_ptr<A> pa(new A());pb->sp = pa;cout << "pb.use_count " << pb.use_count() << endl;//1cout << "pa.use_count " << pa.use_count() << endl;//2pa->sp = pb;cout << "pb.use_count " << pb.use_count() << endl;//2cout << "pa.use_count " << pa.use_count() << endl;//2//并没有输出 ~A, ~B，也就是class B;
class A
{
public:shared_ptr<B> sp;~A(){cout << "~A"<<endl;}
};
class B
{
public:shared_ptr<A> sp;~B(){cout << "~B"<<endl;}
};void fun() {shared_ptr<B> pb(new B());shared_ptr<A> pa(new A());pb->sp = pa;cout << "pb.use_count " << pb.use_count() << endl;//1cout << "pa.use_count " << pa.use_count() << endl;//2pa->sp = pb;cout << "pb.use_count " << pb.use_count() << endl;//2cout << "pa.use_count " << pa.use_count() << endl;//2//没有输出~A, ~B。也就是没有调用A和B的析构函数。
}

怎么去避免这种交叉引用呢？这就需要使用weak_ptr：把A中的shared_ptr<B> sp改为weak_ptr<B> sp_weak，这样传递时不会增加sp引用计数use_count()的值，所以最终能够使A、B资源正常释放：

class B;
class A
{
public://shared_ptr<B> sp;weak_ptr<B> sp_weak;~A(){cout << "~A"<<endl;}
};
class B
{
public:shared_ptr<A> sp;~B(){cout << "~B"<<endl;}
};void fun() {shared_ptr<B> pb(new B());shared_ptr<A> pa(new A());pb->sp = pa;cout << "pb.use_count " << pb.use_count() << endl;//1cout << "pa.use_count " << pa.use_count() << endl;//2//pa->sp = pb;pa->sp_weak = pb;cout << "pb.use_count " << pb.use_count() << endl;//1cout << "pa.use_count " << pa.use_count() << endl;//2shared_ptr<B> pa2 = pa->sp_weak.lock();}