C++特性之智能指针shared_ptr详解
作者：明月醉窗台
shared_ptr是C++11提供的一种智能指针类，它足够智能，可以在任何地方都不使用时自动删除相关指针，从而帮助彻底消除内存泄漏和悬空指针的问题。本文主要是来和大家聊聊shared_ptr的使用，需要的可以参考一下
shared_ptr 是C++11提供的一种智能指针类，它足够智能，可以在任何地方都不使用时自动删除相关指针，从而帮助彻底消除内存泄漏和悬空指针的问题。
它遵循共享所有权的概念，即不同的 shared_ptr 对象可以与相同的指针相关联，并在内部使用引用计数机制来实现这一点。
每个 shared_ptr 对象在内部指向两个内存位置：
1、指向对象的指针。
2、用于控制引用计数数据的指针。
共享所有权如何在参考计数的帮助下工作：
1、当新的 shared_ptr 对象与指针关联时，则在其构造函数中，将与此指针关联的引用计数增加1。
2、当任何 shared_ptr 对象超出作用域时，则在其析构函数中，它将关联指针的引用计数减1。如果引用计数变为0，则表示没有其他 shared_ptr 对象与此内存关联，在这种情况下，它使用delete函数删除该内存。
1.创建指针对象
使用原始指针创建 shared_ptr 对象
std::shared_ptr<int> p1(new int()); //检查shared_ptr对象的引用计数 p1.use_count();
上面这行代码在堆上创建了两块内存：1：存储int。2：用于引用计数的内存，管理附加此内存的 shared_ptr 对象的计数，最初计数将为1。
for ex:
#include <iostream>
#include <memory>
struct C {int* data;};
int main () {
auto deleter = [](int*p){
std::cout << "[deleter called]\n"; delete p;
};//Labmbda表达式
std::shared_ptr<int> p1;//默认构造，没有获取任何指针的所有权，引用计数为0
std::shared_ptr<int> p2 (nullptr);//同1
std::shared_ptr<int> p3 (new int);//拥有指向int的指针所有权，引用计数为1
std::shared_ptr<int> p4 (new int, deleter);//作用同3，但是拥有自己的析构方法，如果指针所指向对象为复杂结构C
//结构C里有指针，默认析构函数不会将结构C里的指针data所指向的内存释放,这时需要自己使用自己的析构函数（删除器）
std::shared_ptr<int> p5 (new int, [](int* p){delete p;}, std::allocator<int>());//同4,但拥有自己的分配器（构造函数），如成员中有指针，可以为指针分配内存，原理跟浅拷贝和深拷贝类似
std::shared_ptr<int> p6 (p5);//如果p5引用计数不为0，则引用计数加1，否则同样为0
std::shared_ptr<int> p7 (std::move(p6));//获取p6的引用计数，p6引用计数为0
std::shared_ptr<int> p8 (std::unique_ptr<int>(new int));//p8获取所有权，引用计数设置为1
std::shared_ptr<C> obj (new C);
std::shared_ptr<int> p9 (obj, obj->data);//同6一样，只不过拥有自己的删除器与4一样
std::cout << "use_count:\n";
std::cout << "p1: " << p1.use_count() << '\n';
std::cout << "p2: " << p2.use_count() << '\n';
std::cout << "p3: " << p3.use_count() << '\n';
std::cout << "p4: " << p4.use_count() << '\n';
std::cout << "p5: " << p5.use_count() << '\n';
std::cout << "p6: " << p6.use_count() << '\n';
std::cout << "p7: " << p7.use_count() << '\n';
std::cout << "p8: " << p8.use_count() << '\n';
std::cout << "p9: " << p9.use_count() << '\n';
return 0;
}
/*
Output:
use_count:
p1: 0
p2: 0
p3: 1
p4: 1
p5: 2
p6: 0
p7: 2
p8: 1
p9: 2
*/
创建空的 shared_ptr 对象，因为带有参数的 shared_ptr 构造函数是 explicit 类型的，所以不能像这样std::shared_ptr<int> p1 = new int();隐式调用它构造函数。创建新的shared_ptr对象的最佳方法是使用std :: make_shared：
std::shared_ptr<int> p1 = std::make_shared<int>();
std::make_shared 一次性为int对象和用于引用计数的数据都分配了内存，而new操作符只是为int分配了内存。
赋值：
#include <iostream>
#include <memory>
int main () {
std::shared_ptr<int> foo;
std::shared_ptr<int> bar (new int(10));
foo = bar; // 拷贝，引用计数加1
bar = std::make_shared<int> (20); // 移动
//unique_ptr 不共享它的指针。它无法复制到其他 unique_ptr，无法通过值传递到函数，也无法用于需要副本的任何标准模板库 (STL) 算法。只能移动unique_ptr
std::unique_ptr<int> unique (new int(30));
foo = std::move(unique); // move from unique_ptr，引用计数转移
std::cout << "*foo: " << *foo << '\n';
std::cout << "*bar: " << *bar << '\n';
return 0;
}
Output:
/*
*foo: 30
*bar: 20
*/
2.分离关联的原始指针
要使 shared_ptr 对象取消与相关指针的关联，可以使用reset()函数：
//不带参数的reset(),将引用计数减少1，如果引用计数变为0，则删除指针 p1.reset(); //带参数的reset(),他将内部指向新指针，因此其引用计数将再次变为1 p1.reset(new int(34)); //使用nullptr重置： p1=nullptr
#include <iostream>
#include <memory> // 需要包含这个头文件
int main()
{
// 使用 make_shared 创建空对象
std::shared_ptr<int> p1 = std::make_shared<int>();
*p1 = 78;
std::cout << "p1 = " << *p1 << std::endl; // 输出78
// 打印引用个数：1
std::cout << "p1 Reference count = " << p1.use_count() << std::endl;
// 第2个 shared_ptr 对象指向同一个指针
std::shared_ptr<int> p2(p1);
// 下面两个输出都是：2
std::cout << "p2 Reference count = " << p2.use_count() << std::endl;
std::cout << "p1 Reference count = " << p1.use_count() << std::endl;
// 比较智能指针，p1 等于 p2
if (p1 == p2) {
std::cout << "p1 and p2 are pointing to same pointer\n";
}
std::cout<<"Reset p1 "<<std::endl;
// 无参数调用reset，无关联指针，引用个数为0
p1.reset();
std::cout << "p1 Reference Count = " << p1.use_count() << std::endl;
// 带参数调用reset，引用个数为1
p1.reset(new int(11));
std::cout << "p1 Reference Count = " << p1.use_count() << std::endl;
// 把对象重置为NULL，引用计数为0
p1 = nullptr;
std::cout << "p1 Reference Count = " << p1.use_count() << std::endl;
if (!p1) {
std::cout << "p1 is NULL" << std::endl; // 输出
}
return 0;
}
3.与普通指针比较
缺少 ++, – – 和 [] 运算符
与普通指针相比，shared_ptr仅提供-> 、*和==运算符，没有+、-、++、–、[]等运算符。
#include<iostream>
#include<memory>
struct Sample {
void dummyFunction() {
std::cout << "dummyFunction" << std::endl;
}
};
int main()
{
std::shared_ptr<Sample> ptr = std::make_shared<Sample>();
(*ptr).dummyFunction(); // 正常
ptr->dummyFunction(); // 正常
// ptr[0]->dummyFunction(); // 错误方式
// ptr++; // 错误方式
//ptr--; // 错误方式
std::shared_ptr<Sample> ptr2(ptr);
if (ptr == ptr2) // 正常
std::cout << "ptr and ptr2 are equal" << std::endl;
return 0;
}
4.NULL检测
当我们创建 shared_ptr 对象而不分配任何值时，它就是空的；普通指针不分配空间的时候相当于一个野指针，指向垃圾空间，且无法判断指向的是否是有用数据。
std::shared_ptr<Sample> ptr3;
if(!ptr3)
std::cout<<"Yes, ptr3 is empty" << std::endl;
if(ptr3 == NULL)
std::cout<<"ptr3 is empty" << std::endl;
if(ptr3 == nullptr)
std::cout<<"ptr3 is empty" << std::endl;
到此这篇关于C++特性之智能指针shared_ptr详解的文章就介绍到这了,更多相关C++智能指针shared_ptr内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！