[C++] 动态内存与智能指针

众所周知，C++五大内存区：全局数据区(静态区)、代码区、栈区、堆区、常量区。
全局数据区(静态区)：存放全局变量，静态数据和常量；
代码区：存放所有类成员函数和非成员函数代码，函数体的二进制代码。
栈区：存放为运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。
堆区：new、malloc、realloc分配的内存块，一般编译器不会释放内存，需要用程序释放，内存泄露通常说的就是堆区。
常量区：存放常量的，不允许修改。

其中，堆区就是动态内存的区域，就是程序员自己分配和释放内存的区域。

1.智能指针

1.1 介绍

头文件：#include<memory>

智能指针是模板。

shared_ptr：共享指针，允许多个指针指向同一个对象

unique_ptr：独占指针，只允许一个指针指向一个对象

weak_ptr：弱引用，指向shared_ptr所管理的对象。

特点：智能指针可以自动释放所指向的对象的内存。

1.2 shared_ptr类

形式：shared_ptr<T> ptrname;

特点：每个shared_ptr都有一个关联的计数器，来记录有多少个智能指针指向这个对象，

我们拷贝一个shared_ptr，计数器会递增，如：

        1.当用一个shared_ptr初始化另一个shared_ptr

        2.当把一个shared_ptr作为参数传递给一个函数

        3.当把一个shared_ptr作为一个函数返回值时  

我们销毁一个shared_ptr，或给一个shared_ptr赋值时，计数器会递减，如：

        1.局部shared_ptr离开一个作用域，会被销毁，则指向这个对象的其它shared_ptr指针的计数器会递减

当计数器为0时(即没有智能指针指向这个对象了)，将会调用这个对象的析构函数销毁它，并释放内存。

T：是一个类型，可以是内置类型、容器等等。

操作	含义
shared_ptr<T> sp	空智能指针，指向类型为T的对象
sp	将sp作为条件判断，如果sp指向一个对象，则为true，否则为false
*sp	解引用sp，获得它指向的对象
sp->mem	等价于(*sp)->mem，调用sp指向对象的成员
sp.get()	返回sp中保存的指针。注意：若智能指针释放了其对象，返回的指针所指向的对象也就消失了。
swap(sp1,sp2) sq.swap(sp2)	交换两个智能指针
make_shared<T> (args)	返回一个shared_ptr，指向类型为T的对象。并且使用args对对象进行初始化。这是最安全的分配和使用动态内存的方法。
shared_ptr<T> sp (sq)	sp是sq的拷贝，此操作会递增sq的计数器。sq中的指针必须能转换为T*
sp=sq	sp是sq的拷贝，此操作会递增sq的计数器，递减sp的计数器。
sp.unique()	若sp.use_count为1，则为true，否则，则为false
sp.use_count()	返回与sp共享对象的智能指针数量。可能会很慢。

注意：

        由于在最后一个shared_ptr销毁前，这个对象不会被销毁，所以就需要保证当这个shared_ptr在后面不会再使用的时候就要销毁它。如：一个容器里，存有多个shared_ptr，但是用到后面，我只需要使用其中的一部分shared_ptr，这时候我就要调用容器的erase函数，来将不用的shared_ptr给销毁掉，避免内存浪费。

1.3 unique_ptr类

操作	含义
unique_ptr<T> up	空智能指针，指向类型为T的对象
up	将up作为条件判断，如果sp指向一个对象，则为true，否则为false
*up	解引用up，获得它指向的对象
up->mem	等价于(*up)->mem，调用up指向对象的成员
up.get()	返回up中保存的指针。注意：若智能指针释放了其对象，返回的指针所指向的对象也就消失了。
swap(up1,up2) up.swap(up2)	交换两个智能指针

2.动态内存

2.1 使用动态内存资源的类

一般在以下情况下，程序要使用动态内存资源：

        1.程序不知道这个类需要分配多少对象。如：容器

        2.程序不知道所需对象的准确类型。

        3.程序需要在多个对象间共享数据。

3.动态内存与智能指针