因为之前也仅仅是了解智能指针,要我说预计仅仅能说个它是干什么的。用不了几分钟。
昨天花了一天时间各种百度,算是对智能指针有了一点了解。这篇文章基本就是这次分享会的PPT的copy。没有底层的东西,多是概念。
我认为理解智能指针须要了解它发展的三个过程:起因,经过,结果。
这篇文章主要讲述的是起因。经过和结果等以后工作了。实际接触了再说吧。
起因:
1.为什么须要智能指针
我们先看两个样例
一:内存泄露
<pre name="code" class="cpp">//内存泄露
#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
A(char *cstr);
A(const A &ca);
A();
~A();
A operator=(const A &ca);
private:
char *str;
};
A::A(char *cstr)
{
str = new char[20];
strcpy(str, cstr);
}
A::A(const A &ca)
{
str = new char[20];
strcpy(str, ca.str);
}
A A::operator=(const A &ca)
{
str = new char[20];
strcpy(str, ca.str);
return str;
}
A::A() : str(new char[20])
{
strcpy(str, "Welcome!");
}
A::~A()
{
delete[] str;
str = NULL;
}
int main(void)
{
A a("Hello world!");
A b(a);
A c;
c = b;
return 0;
}
A A::operator=(constA &ca)
{
str =new char[20];
strcpy(str, ca.str);
return str;
}
?罪魁祸首就是这段函数,当c=b的时候,就已经发生了内存泄露的隐患。
?原因:
–Ac 这句话调用了构造函数,已经在内存空间new了一块空间。
–c=b 这句调用了操作符重载函数,相同new了一块空间,这样上一次new的空间我们就找不到了。
–即使在析构的时候delet了第二次申请的空间,可是依旧无法避免内存泄露的问题。
解决的方法:
一:
A::operator=(constA &ca)
{
strcpy(str, ca.str);
}
可是前提是我们已经申请了空间。
二:
A::operator=(const A &ca)
{
delete[] str;
str = new char[20];
strcpy(str, ca.str);
}
这是个比較危急的方法,假设str没有被初始化或者已经被delet过了,程序就会发生致命错误。
三:
A::operator=(const A &ca)
{
if(str == NULL)
{
str = new char[20];
}
strcpy(str, ca.str);
}
这是最好的方法,能够在非常多源代码中发现都是用了这样的方法。
可是须要注意的是str在没有被分配前必须初始化为NULL,由于在未分配和初始化NULL的时候,str不一定是个空指针。还可能是一个野指针。
二:悬垂指针
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <windows.h>
using namespace std;
int *p=NULL;
void fun()
{
int i=10;
p=&i;
}
int main()
{
fun();
cout<<"*p= "<<*p<<endl;//输出p=10
Sleep(1000);
cout<<"*p= "<<*p<<endl;//输出p=0
return 0;
}
两次输出的值不一样,由于程序发生了悬垂指针的错误。
详细和操作系统的堆栈管理方式有关,感兴趣能够去百度~
在调用fun()函数的时候。指针P指向了这个模块内的一个整型,当这个模块刚刚返回,这个整型还是存在的。可是过了一会(详细多久还要看详细情况),它被系统释放掉了,那么P所指向的内容就不是我们能控制的了。这就是悬垂指针。
悬垂指针的定义:指向以前存在的对象,但该对象已经不再存在了。此类指针称为悬垂指针。结果没有定义。往往导致程序错误。并且难以检測。
以上能够说是智能指针的起因了吧,我做过一些小项目,所以能深深体会到智能指针的必要性。有时候编敲代码的时候总会new一些东西,要么忘了销毁,要么搞不清楚在哪里销毁,这或许和我经验不足有关,可是难保一些大神们不会犯这样的错。
2.为什么不自建“智能”指针
这里的为什么的主语-“我”特指像我这种新手。
既然new和delete要成对的出现,那我们为什么不自己封装一个类。创建的时候new。析构的时候delete呢?之所以特指。是由于新手考虑问题都比較片面,这样除了相同会造成上面的内存泄露的问题,还会造成其它错误。
class intptr
{
private:
int* m_p;
public:
intptr(int* p){ m_p = p; }
~intptr(){ delete m_p; }
int& operator*(){ return *m_p; }
};
这就是上面想法的一个样例,当我们这样调用的时候不会出现故障:
somefunction()
{
intptr pi(new int);
*pi = 10;
int a = *pi;
}
可是假设换种方式:
void somefunction()
{
intptr pt1(new int);
intptr pt2(new int);
*pt1 = 10;
pt2 = pt1;
}
问题就出现了,pt2指向了pt1所指向的内容。那么pt2原来所指向的内容我们就无法获取和销毁了,这也是一种内存泄露。
另外在程序块结束后,这块内存将要被销毁两次,这明显是不符合逻辑的。
经过:
1.引用计数
因为以上问题,我们又引入了引用计数这个概念。
在引用计数中,每个对象负责维护对象全部引用的计数值。当一个新的引用指向对象时,引用计数器就递增,当去掉一个引用时。引用计数就递减。当引用计数到零时,该对象就将释放占有的资源。
2.几种智能指针的概述
这里仅仅是概述。不说使用方法和分析源代码
智能指针有非常多:
std::auto_ptr、
boost::scoped_ptr、
boost::shared_ptr、
boost::scoped_array、
boost::shared_array、
boost::weak_ptr、
boost::intrusive_ptr
auto_ptr
缺点OR特性:
不能作为STL的成员(C++标准明白禁止这样做。否则可能会碰到不可预见的结果)
不能共享全部权(不一定是缺点,有它一定的应用)
不能指向数组
不能通过赋值操作来初始化
std::auto_ptr<int> p(new int(42)); //OK
std::auto_ptr<int> p = new int(42); //ERROR
scoped_ptr
?boost::scoped_ptr的实现和std::auto_ptr很类似,都是利用了一个栈上的对象去管理一个堆上的对象,从而使得堆上的对象随着栈上的对象销毁时自己主动删除。
不同的是,boost::scoped_ptr有着更严格的使用限制——不能拷贝。这就意味着:boost::scoped_ptr指针是不能转换其全部权的。
?缺点OR特性:
–不能转换全部权
boost::scoped_ptr所管理的对象生命周期只局限于一个区间(该指针所在的"{}"之间)。无法传到区间之外,这就意味着boost::scoped_ptr对象是不能作为函数的返回值的(std::auto_ptr能够)。
–不能共享全部权
这点和std::auto_ptr类似。这个特点一方面使得该指针简单易用。还有一方面也造成了功能的薄弱——不能用于stl的容器中。
–不能用于管理数组对象
因为boost::scoped_ptr是通过delete来删除所管理对象的,而数组对象必须通过deletep[]来删除,因此boost::scoped_ptr是不能管理数组对象的。假设要管理数组对象须要使用boost::scoped_array类
shared_ptr
?缺点OR特性:
–1. shared_ptr是Boost库所提供的一个智能指针的实现,shared_ptr就是为了解决auto_ptr在对象全部权上的局限性(auto_ptr是独占的),在使用引用计数的机制上提供了能够共享全部权的智能指针.
–2. shared_ptr比auto_ptr更安全
–3. shared_ptr是能够拷贝和赋值的。拷贝行为也是等价的。而且能够被比較,这意味这它可被放入标准库的一般容器(vector,list)和关联容器中(map)。
weak_ptr
一种弱引用
3.强引用与弱引用
一个强引用当被引用的对象活着的话,这个引用也存在(就是说,当至少有一个强引用,那么这个对象就不能被释放)。boost::share_ptr就是强引用。
相对而言,弱引用当引用的对象活着的时候不一定存在。不过当它存在的时候的一个引用。弱引用并不改动该对象的引用计数,这意味这弱引用它并不正确对象的内存进行管理,在功能上类似于普通指针,然而一个比較大的差别是。弱引用能检測到所管理的对象是否已经被释放。从而避免訪问非法内存
当时举的鸭子和鸡的样例这里就不说了
结果:
如今的结果就是我们上面看到那些已经封装好的智能指针,至于为什么没有放到结果这里,是由于我想它还会继续发展,会越来越简单方便。