关于c++:C中的智能指针和内存管理

C++ 是一门弱小的编程语言，然而在内存治理方面却存在着一些问题。手动治理内存不仅费时费力，而且容易出错。因而，C++ 中引入了智能指针这一概念，以更好地治理内存。

什么是智能指针？

在 C ++ 中，内存的调配和开释都是由开发者手动实现的。这种形式尽管很灵便，但也非常容易出错，比方遗记开释内存或开释了曾经开释的内存等。为了防止这些问题，C++ 引入了智能指针这一概念。智能指针是一品种，它在析构时主动开释所治理的对象所占用的内存。这样，程序员就不须要手动治理内存，缩小了出错的可能性。智能指针是一种RAII（Resource Acquisition Is Initialization）技术的利用。

RAII的根本思维是：在对象的构造函数中进行资源的调配，在析构函数中进行资源的开释。智能指针也是这种思维的一种扩大，它在析构时主动开释资源。

C++ 中的几种智能指针

C++ 中有三种智能指针：unique_ptr、shared_ptr和weak_ptr。每种智能指针都有其独特的性能和特点，上面将逐个介绍。

unique_ptr

unique_ptr是一个独享所有权的智能指针，不能共享所有权。当 unique_ptr 被销毁时，它所治理的对象的内存也会被主动开释。unique_ptr也能够通过 std::move() 转移所有权。unique_ptr应用的办法很简略，只须要将所需治理的对象传递给 unique_ptr 即可。

 #include <iostream>
 #include <memory>
 
 int main() {
     // 应用 unique_ptr 治理 int 类型的对象
     std::unique_ptr<int> up1(new int(10));
     std::cout << "up1:" << *up1 << std::endl;
 
     // 应用 make_unique 函数创立 unique_ptr 对象
     auto up2 = std::make_unique<int>(20);
     std::cout << "up2:" << *up2 << std::endl;
 
     // unique_ptr 能够通过 std::move()转移所有权
     std::unique_ptr<int> up3 = std::move(up1);
     std::cout << "up3:" << *up3 << std::endl;
 
     return 0;
 }

shared_ptr

shared_ptr是一个共享所有权的智能指针，能够有多个 shared_ptr 指向同一个对象。每当一个 shared_ptr 被销毁时，它所治理的对象的援用计数会减 1。当援用计数为 0 时，对象的内存也会被主动开释。shared_ptr的应用办法和 unique_ptr 相似，只须要将所需治理的对象传递给 shared_ptr 即可。须要留神的是，shared_ptr不能治理动态分配的数组，因为它无奈确定数组的长度。

 #include <iostream>
 #include <memory>
 
 int main() {
     // 应用 shared_ptr 治理 int 类型的对象
     std::shared_ptr<int> sp1(new int(10));
     std::cout << "sp1:" << *sp1 << std::endl;
 
     // 应用 make_shared 函数创立 shared_ptr 对象
     auto sp2 = std::make_shared<int>(20);
     std::cout << "sp2:" << *sp2 << std::endl;
 
     // 能够有多个 shared_ptr 指向同一个对象
     std::shared_ptr<int> sp3 = sp1;
     std::cout << "sp1 count:" << sp1.use_count() << std::endl;
     std::cout << "sp3 count:" << sp3.use_count() << std::endl;
 
     return 0;
 }

weak_ptr

weak_ptr是一个弱援用的智能指针，它能够与 shared_ptr 一起应用。weak_ptr不会减少所治理的对象的援用计数，因而它不会影响对象的生命周期。能够通过 weak_ptr 的lock()成员函数来获取一个指向所治理的对象的 shared_ptr。须要留神的是，在应用lock() 函数之前，须要判断 weak_ptr 是否曾经过期，即判断其指向的对象是否曾经被销毁。

 #include <iostream>
 #include <memory>
 
 int main() {
     // 应用 shared_ptr 治理 int 类型的对象
     std::shared_ptr<int> sp1(new int(10));
     std::weak_ptr<int> wp1 = sp1;
 
     // 判断 wp1 是否过期
     if (auto sp2 = wp1.lock()) {std::cout << "wp1:" << *sp2 << std::endl;} else {std::cout << "wp1 expired" << std::endl;}
 
     // 销毁 sp1
     sp1.reset();
 
     // 判断 wp1 是否过期
     if (auto sp2 = wp1.lock()) {std::cout << "wp1:" << *sp2 << std::endl;} else {std::cout << "wp1 expired" << std::endl;}
 
     return 0;
 }

总结

智能指针是 C ++ 中一种十分实用的内存管理工具。它能够帮忙程序员主动治理内存，缩小出错的可能性。C++ 中有三种智能指针：unique_ptr、shared_ptr和weak_ptr。每种智能指针都有其特点，程序员能够依据理论状况抉择应用。

在应用智能指针时，须要留神以下几点：

• 不要将一般指针和智能指针混用，防止反复开释内存或内存透露。
• 不要将同一个对象交给不同的智能指针治理，防止援用计数呈现谬误。
• shared_ptr不能治理动态分配的数组，因为它无奈确定数组的长度。
• 在应用 weak_ptr 的lock()函数之前，须要判断 weak_ptr 是否曾经过期，即判断其指向的对象是否曾经被销毁。

应用智能指针能够大大提高代码的可读性和可维护性，倡议大家在编写 C ++ 程序时多加应用。