智能指针
智能指针(英语:Smart pointer)是一种抽象的数据类型。在程序设计中,它通常是经由类模板来实现,借由模板来达成泛型,借由类别的析构函数来达成自动释放指针所指向的存储器或对象。
C++中的智能指针
编辑auto_ptr
编辑auto_ptr
这个类模板被定义在ISO/IEC 14882的第20.4.5章节里:
namespace std {
template <class Y> struct auto_ptr_ref {};
template <class X>
class auto_ptr {
public:
typedef X element_type;
// 20.4.5.1 construct/copy/destroy:
explicit auto_ptr(X* p =0)throw();
auto_ptr(auto_ptr&)throw();
template <class Y> auto_ptr(auto_ptr<Y>&)throw();
auto_ptr& operator=(auto_ptr&)throw();
template <class Y> auto_ptr& operator=(auto_ptr<Y>&)throw();
auto_ptr& operator=(auto_ptr_ref<X>)throw();
~auto_ptr() throw();
// 20.4.5.2 members:
X& operator*() const throw();
X* operator->() const throw();
X* get() const throw();
X* release() throw();
void reset(X* p =0)throw();
// 20.4.5.3 conversions:
auto_ptr(auto_ptr_ref<X>)throw();
template <class Y> operator auto_ptr_ref<Y>() throw();
template <class Y> operator auto_ptr<Y>() throw();
};
}
unique_ptr
编辑C++11中提供了std::unique_ptr
,定义在<memory>
头文件中。
C++11新增了move语义,相比copy语义,它能更好的实现值传递.std::auto_ptr
使用的是copy语义,为了向后兼容,C++11没有修改std::auto_ptr,而是引入了新的使用move语义的std::unique_ptr
.
unique_ptr的拷贝构造函数和赋值运算符都声明为deleted,也就是说它不能被拷贝,只能通过std::move
来转递它所指向的内存的所有权。
std::unique_ptr<int> p1(new int(5));
std::unique_ptr<int> p2 = p1; // 编译会出错
std::unique_ptr<int> p3 = std::move (p1); // 转移所有权,现在那块内存归p3所有, p1成为无效的指针。
p3.reset(); //释放内存。
p1.reset(); //实际上什么都没做。
std::auto_ptr
依然存在,但在C++11中被标为"弃用".
shared_ptr和weak_ptr
编辑基于Boost库, C++11加入了shared_ptr
和weak_ptr
.它们最早在TR1中就被引入,但在C++11中,在Boost的基础上又加入了新的功能。
std::shared_ptr
使用引用计数。每一个shared_ptr
的拷贝都指向相同的内存。在最后一个shared_ptr
析构的时候,内存才会被释放。
std::shared_ptr<int> p1(new int(5));
std::shared_ptr<int> p2 = p1; // 都指向同一内存。
p1.reset(); // 因为p2还在,所以内存没有释放。
p2.reset(); // 释放内存,因为没有shared_ptr指向那块内存了。
std::shared_ptr
使用引用计数,所以有循环计数的问题。为了打破循环,可以使用std::weak_ptr
.顾名思义, weak_ptr是一个弱引用,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,在使用之前需要检查。
std::shared_ptr<int> p1(new int(5));
std::weak_ptr<int> wp1 = p1; // 还是只有p1有所有权。
{
std::shared_ptr<int> p2 = wp1.lock(); // p1和p2都有所有权
if (p2) // 使用前需要检查
{
// 使用p2
}
} // p2析构了,现在只有p1有所有权。
p1.reset(); // 内存被释放。
std::shared_ptr<int> p3 = wp1.lock(); // 因为内存已经被释放了,所以得到的是空指针。
if(p3)
{
// 不会执行到这。
}
外部链接
编辑- Sample chapter "Smart Pointers (页面存档备份,存于互联网档案馆)" from the book Modern C++ Design: Generic Programming and Design Patterns Applied (页面存档备份,存于互联网档案馆) by Andrei Alexandrescu, Addison-Wesley, 2001.
- Code example "countptr.hpp (页面存档备份,存于互联网档案馆)" from the book The C++ Standard Library - A Tutorial and Reference (页面存档备份,存于互联网档案馆) by Nicolai M. Josuttis
- "Boost Smart Pointers (页面存档备份,存于互联网档案馆)"
- Article "The New C++: Smart (er) Pointers (页面存档备份,存于互联网档案馆)" by Herb Sutter August 01, 2002
- "Smart Pointers - What, Why, Which? (页面存档备份,存于互联网档案馆)" by Yonat Sharon
- "Smart Pointers Overview (页面存档备份,存于互联网档案馆)" by John M. Dlugosz
- The YASPER library (页面存档备份,存于互联网档案馆) Yet Another Smart Pointer implementation in C++
- Smart Pointers in Delphi (页面存档备份,存于互联网档案馆)