C++文档阅读笔记-Smart Pointers in C++ and How to Use Them
此篇博文，介绍了C++中智能指针，为何要使用智能指针，以及如何去用。
指针可使得程序直接访问堆区内存。通过指针，可以直接对原始资源进行修改，也就是说指针指向的就是一手资源。
Problems with Normal Pointers
如下代码：
#include <iostream>
using namespace std;
class Rectangle {
private:
int length;
int breadth;
};
void fun()
{
// By taking a pointer p and
// dynamically creating object
// of class rectangle
Rectangle* p = new Rectangle();
}
int main()
{
// Infinite Loop
while (1) {
fun();
}
}
cpp
上面代码的fun()函数中，创建了Rectangle对象，Rectangle对象包含2个int型成员，分别表示长和宽。当这个函数结束后，指针p并没有被销毁，原因是没有调用delete p，这就造成堆区内存浪费。C++程序有个主旨就是“我们不需变量，我们需要内存”。
在main()函数中，fun()函数被无止境的调用，这也就造成了，无止境的创建p，但不去释放p的资源，导致这块内存程序员无法使用，这就叫内存泄漏。C++11为了解决这一问题，提出了智能指针。
Introduction of Smart Pointers
每一个C++程序员都会不自觉的犯一种错，那就是创建的指针，忘记手动释放，最后导致程序崩溃。像Java、C#都有自己的垃圾回收机制，去回收不用了的堆区内存，避免出现内存泄漏的问题。C++11也推出了自己的一套机制，那就是智能指针。如果程序员想销毁一个对象时，不需要再调用delete方法了，智能指针会自动将其销毁。
其实智能指针就是一个被封装了的类，封装了一些操作符，如*、->。操作智能指针就和普通指针一样。唯一的区别就是普通指针需要自己手动回收资源。
当智能指针在指定的生命周期结束后，会自动释放内存。
智能指针的封装，可以参考如下代码：
#include <iostream>
using namespace std;
class SmartPtr {
int* ptr; // Actual pointer
public:
// Constructor: Refer https:// www.geeksforgeeks.org/g-fact-93/
// for use of explicit keyword
explicit SmartPtr(int* p = NULL) { ptr = p; }
// Destructor
~SmartPtr() { delete (ptr); }
// Overloading dereferencing operator
int& operator*() { return *ptr; }
};
int main()
{
SmartPtr ptr(new int());
*ptr = 20;
cout << *ptr;
// We don't need to call delete ptr: when the object
// ptr goes out of scope, the destructor for it is automatically
// called and destructor does delete ptr.
return 0;
}
cpp
输出为：
20
cpp
上面的代码仅仅适用于int类型，如果需要创建任意类型的对象，就需要使用Template，模板编程如下代码：
#include <iostream>
using namespace std;
// A generic smart pointer class
template <class T>
class SmartPtr {
T* ptr; // Actual pointer
public:
// Constructor
explicit SmartPtr(T* p = NULL) { ptr = p; }
// Destructor
~SmartPtr() { delete (ptr); }
// Overloading dereferencing operator
T& operator*() { return *ptr; }
// Overloading arrow operator so that
// members of T can be accessed
// like a pointer (useful if T represents
// a class or struct or union type)
T* operator->() { return ptr; }
};
int main()
{
SmartPtr<int> ptr(new int());
*ptr = 20;
cout << *ptr;
return 0;
}
cpp
输出如下：
20
cpp
注意：智能指针一般用于管理资源，比如handles和Sockets，如文件句柄、TCP套接字。
Types of Smart Pointers
1.unique_ptr
unique_ptr存储了单独的一个指针。可以把当前智能指针的对象移除，添加新的对象。如下图所示，unique_pointer P1指向了一个object，只有将P1中的object移除后P2才能指向object。
代码如下：
#include <iostream>
using namespace std;
#include <memory>
class Rectangle {
int length;
int breadth;
public:
Rectangle(int l, int b){
length = l;
breadth = b;
}
int area(){
return length * breadth;
}
};
int main(){
unique_ptr<Rectangle> P1(new Rectangle(10, 5));
cout << P1->area() << endl; // This'll print 50
// unique_ptr<Rectangle> P2(P1);
unique_ptr<Rectangle> P2;
P2 = move(P1);
// This'll print 50
cout << P2->area() << endl;
// cout<<P1->area()<<endl;
return 0;
}
cpp
输出：
50
50
cpp
2.shared_ptr
多个shared_ptr可以在同一时间指向1个object，并且提供了计数功能，记录这个对象被多少个shared_ptr指向。调用的方法是use_count()。
代码如下：
#include <iostream>
using namespace std;
#include <memory>
class Rectangle {
int length;
int breadth;
public:
Rectangle(int l, int b)
{
length = l;
breadth = b;
}
int area()
{
return length * breadth;
}
};
int main()
{
shared_ptr<Rectangle> P1(new Rectangle(10, 5));
// This'll print 50
cout << P1->area() << endl;
shared_ptr<Rectangle> P2;
P2 = P1;
// This'll print 50
cout << P2->area() << endl;
// This'll now not give an error,
cout << P1->area() << endl;
// This'll also print 50 now
// This'll print 2 as Reference Counter is 2
cout << P1.use_count() << endl;
return 0;
}
cpp
输出：
50
50
50
2
cpp
3.weak_ptr
这个weak_ptr就是shared_ptr的简化版，就是删除了其指向计数的功能。
C++提供的智能指针有4个分别是:auto_ptr、unique_ptr、shared_ptr、weak_ptr
估计是auto_ptr太简单了，所以才没有相关介绍。