unique_ptr简谈

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　　看到文章里的同学留言说到unique_ptr，这两天看了一下cplusplus提供的reference才知道这个东西是c++11的新特性，对c++11的新特性不是很了解，花时间了解了下unique_ptr，之前有写过auto_ptr的分析，这里就和auto_ptr对比下来看。

• unique_ptr的构造函数与auto_ptr一样，采用explicit声明，防止复制/拷贝时不必要的类型转换，在定义对象时必须显示调用初始化式，不能使用赋值操作符进行隐式转换。
• unique_ptr同样要重复释放指针的可能：

  1 int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
  2 {
  3      int *p = new int(12);
  4      unique_ptr<int> up(p);
  5      unique_ptr<int> up2(p);
  6  
  7      return 0;
  8 }

  up析构时，已经将p指针delete，而up2析构会重复delete，出现未定义操作。auto_ptr析构函数只是单纯的delete掉raw指针，而unique_ptr则可以定制自己的deleter，来指定unique_ptr析构时需要做哪些工作。默认情况下unique_ptr使用的deleter如下：

  1 void operator()(_Ty *_Ptr) const _NOEXCEPT
  2         {    // delete a pointer
  3         static_assert(0 < sizeof (_Ty),
  4             "can‘t delete an incomplete type");
  5         delete _Ptr;
  6         }

  可以看出这是一个函数对象，功能很简单，delete raw指针。开发人员可以定制自己的deleter，一个很简单的例子：

   1 struct my_deleter
   2 {
   3     void operator()(int *p)
   4     {
   5         cout<<"delete point, value = "<<*p<<endl;
   6         delete p;
   7     }
   8 };
   9 int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
  10 {
  11     unique_ptr<int, my_deleter> up(new int(12), my_deleter());
  12 
  13     return 0;
  14 }

• auto_ptr只能托管单独的指针，而不能用于堆上动态分配的数组。而unique_ptr则可以用于数组：

   1 struct Item
   2 {
   3      Item(){cout<<"Construct "<<endl;}
   4      ~Item() {cout<<"Destruct"<<endl;}
   5 };
   6 int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
   7 {
   8      Item *par = new Item[5];
   9      unique_ptr<Item[]> uparr(par);
  10  
  11      return 0;
  12 }

   在vs2012中运行上面的代码结果如下，根据输出中五个"Destruct"可以看出uparr对象在析构时调用了delete[]：

• auto_ptr对象可以进行拷贝和赋值，之后源对象不再拥有raw指针的所有权，转而交给新对象托管。unique_ptr对象禁止拷贝和赋值运算，在vs2012源码中，将拷贝构造函数和赋值操作符声明为private，并未定义，所以如下代码中，line5，6两行均会导致编译报错：

   1 int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
   2 {
   3     int *p = new int(12);
   4     unique_ptr<int> up(p);
   5     unique_ptr<int> up_copy(up);
   6     unique_ptr<int> up_assign;
   7     up_assign = up;
   8 
   9     return 0;
  10 }

  因为此特性，猜想unique_ptr对象无法很好地与STL容器一起使用（PS：最初我以为将拷贝构造和赋值操作符私有化的类，声明一个容器持有这种类型，这样的代码编译就会报错，编码后才知道编译不会报错，调用push_back等需要拷贝或赋值的操作时，才会报错），下面代码中line5将会报错：

  1 int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
  2 {
  3     unique_ptr<int> up(new int(12));
  4     vector<unique_ptr<int> > vup;
  5     vup.push_back(up);
  6 
  7     return 0;
  8 }

  之后了解到c++11中引入的move语义使得unique_ptr可以存放到容器中，参考这篇文章http://www.th7.cn/Program/cp/201408/267890.shtml。使用move就表示放弃对该对象的所有权，但并不对raw指针进行释放，举个例子：

   1 int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
   2 {
   3     vector<unique_ptr<int, my_deleter> > vup;
   4     {
   5         cout<<"scope begin######################"<<endl;
   6         unique_ptr<int, my_deleter> up(new int(12), my_deleter());
   7         vup.push_back(move(up));
   8         if(up.get() == NULL)
   9             cout<<"up points NULL"<<endl;
  10         cout<<"scope end######################"<<endl;
  11     }
  12     cout<<"outer######################"<<endl;
  13 
  14     return 0;
  15 }

  根据下面的输出可以验证，在局部对象up经过move函数调用后，失去了对raw指针的所有权（line9），并未释放raw指针，之后如果误用了up对象，会导致undefine行为：

  

  这里需要注意的是，此处move函数调用了unique_ptr的move语意拷贝构造函数（不知道c++11是否这么称呼……），注意形参类型为unique_ptr&&

  1 unique_ptr(unique_ptr&& _Right) _NOEXCEPT
  2         : _Mybase(_Right.release(),
  3             _STD forward<_Dx>(_Right.get_deleter()))
  4         {    // construct by moving _Right
  5         }

  这里确实没有调用deleter，进行raw指针的释放。forward函数同样是c++11里的语法，表示”接受一个参数，然后返回该参数本来所对应的类型的引用”。

　　目前对unique_ptr的了解就到这里，不算太深，可以看出unique_str的功能比auto_ptr更为强大，它支持托管堆上分配的数组，支持定制deleter，并且可以通过move语意使unique_ptr对象与容器兼容，但仍然有一些不足，比如重复释放，使用move语意之后源对象失去了对raw指针的管理权，再次使用会出现undefine行为。要避免这些情况，除了使用时要注意之外，最好的办法还是使用带有引用计数功能的智能指针。

unique_ptr简谈

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