【面试八股总结】C++11新特性:智能指针
参考资料 :阿秀、代码随想录
智能指针是一个类,用于存储指向动态分配对象的指针,负责自动释放动态分配的对象,防止堆内存泄露。动态分配的资源,交给一个类对象去管理,当类对象声明周期结束时,自动调用析构函数释放资源。
C++11提供了两种智能指针,两种智能指针的区别在于管理底层指针的方式:shared_ptr允许多个指针指向同一个对象;unique_ptr则“独占”所指向的对象。标准库还定义了一个名为weak_ptr的伴随类,是一种弱引用,指向shared_ptr所管理的对象。
一、 shared_ptr
采⽤引用计数器的方法,允许多个智能指针指向同⼀个对象,每当多⼀个指针指向该对象时,指向该对象的所有智能指针内部的引用计数加1,每当减少⼀个智能指针指向对象时,引用计数会减1,当计数为0的时候会自动的释放动态分配的资源。
1. 使用方法
- 创建智能指针,需要给出指针可以指向的类型
// 创建智能指针
shared_ptr<string> p1; // 指向string
shared_ptr<list<int>> p2; // 指向int的list
- 分配和使用动态内存 make_shared<T>(args)
shared_ptr<string> p3 = make_shared<string>(10,'9'); // 指向一个值为“9999999999”的字符串
2. 线程安全问题
(1)同⼀个shared_ptr被多个线程“读”是安全的;
(2)同⼀个shared_ptr被多个线程“写”是不安全的;
(3)共享引用计数的不同的shared_ptr被多个线程”写“ 是安全的。
二、 unique_ptr
采用独享所有权语义,⼀个非空的unique_ptr总是拥有它所指向的资源。转移⼀个unique_ptr将会把所有权全部从源指针转移给目标指针,源指针被置空;所以unique_ptr不支持普通拷贝和赋值操作,不能用在 STL标准容器中;局部变量的返回值除外(因为编译器知道要返回的对象将要被销毁);如果你拷贝⼀个unique_ptr,那么拷贝结束后,这两个unique_ptr都会指向相同的资源,造成在结束时对同⼀内存指针多次释放而导致程序崩溃。
1. 创建unique_ptr
定义unique_ptr时,需要将其绑定到一个new返回的指针上,初始化unique_ptr必须采用直接初始化形式。
unique_ptr<string> p1;
unique_ptr<int> p2(new int(42)); // p2指向一个值为42的int
2. realese/reset
虽然不能够拷贝或赋值unique_ptr,但是可以通过调用release和reset将指针的所有权从一个(非const)unique_ptr转移给另一个unique;
unique_ptr<string> p2(p1.release()); // release将p1置空unique_ptr<string> p3(new string("Chesnut"));
// 将所有权从p3转移给p2
p2.reset(p3.release()); // reset释放p2原本指向空间
3. 传递unique_ptr参数和返回unique_ptr
不能拷贝unique_ptr的规则有一个例外: 可以拷贝或赋值一个将要被销毁的unique_ptr。最常见的例子就是从函数返回一个unique_ptr。
unique_ptr<int> clone(int p){return unique_ptr<int>(new int(p));
}
三、 weak_ptr 弱引用
引用计数有⼀个问题就是互相引⽤形成环(环形引用),这样两个指针指向的内存都无法释 放,需要使用weak_ptr打破环形引用。
weak_ptr是⼀个弱引用,它是为了配合shared_ptr而引⼊的⼀种智能指针,它指向⼀个由shared_ptr管理的对象而不影响所指对象的生命周期,也就是说,它只引用,不计数。如果⼀块 内存被shared_ptr和weak_ptr同时引⽤,当所有shared_ptr析构了之后,不管还有没有weak_ptr引⽤该内存,内存也会被释放。所以weak_ptr不保证它指向的内存⼀定是有效的,在使用之前使⽤函数lock()检查weak_ptr是否为空指针。
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