C++特性之智能指針shared_ptr詳解

更新時(shí)間：2022年12月07日 09:50:03 作者：明月醉窗臺(tái)

shared_ptr是C++11提供的一種智能指針類，它足夠智能，可以在任何地方都不使用時(shí)自動(dòng)刪除相關(guān)指針，從而幫助徹底消除內(nèi)存泄漏和懸空指針的問題。本文主要是來和大家聊聊shared_ptr的使用，需要的可以參考一下

2、當(dāng)任何 shared_ptr 對(duì)象超出作用域時(shí)，則在其析構(gòu)函數(shù)中，它將關(guān)聯(lián)指針的引用計(jì)數(shù)減1。如果引用計(jì)數(shù)變?yōu)?，則表示沒有其他 shared_ptr 對(duì)象與此內(nèi)存關(guān)聯(lián)，在這種情況下，它使用delete函數(shù)刪除該內(nèi)存。

1.創(chuàng)建指針對(duì)象

使用原始指針創(chuàng)建 shared_ptr 對(duì)象

std::shared_ptr<int> p1(new int());

???????//檢查shared_ptr對(duì)象的引用計(jì)數(shù)
p1.use_count();

上面這行代碼在堆上創(chuàng)建了兩塊內(nèi)存：1：存儲(chǔ)int。2：用于引用計(jì)數(shù)的內(nèi)存，管理附加此內(nèi)存的 shared_ptr 對(duì)象的計(jì)數(shù)，最初計(jì)數(shù)將為1。

for ex:

#include <iostream>
#include <memory>

struct C {int* data;};

int main () {
 auto deleter = [](int*p){
    std::cout << "[deleter called]\n"; delete p;
  };//Labmbda表達(dá)式

  std::shared_ptr<int> p1;//默認(rèn)構(gòu)造，沒有獲取任何指針的所有權(quán)，引用計(jì)數(shù)為0
  std::shared_ptr<int> p2 (nullptr);//同1
  std::shared_ptr<int> p3 (new int);//擁有指向int的指針?biāo)袡?quán)，引用計(jì)數(shù)為1
  std::shared_ptr<int> p4 (new int, deleter);//作用同3，但是擁有自己的析構(gòu)方法，如果指針?biāo)赶驅(qū)ο鬄閺?fù)雜結(jié)構(gòu)C
                                    //結(jié)構(gòu)C里有指針，默認(rèn)析構(gòu)函數(shù)不會(huì)將結(jié)構(gòu)C里的指針data所指向的內(nèi)存釋放,這時(shí)需要自己使用自己的析構(gòu)函數(shù)（刪除器）
  std::shared_ptr<int> p5 (new int, [](int* p){delete p;}, std::allocator<int>());//同4,但擁有自己的分配器（構(gòu)造函數(shù)），如成員中有指針，可以為指針分配內(nèi)存，原理跟淺拷貝和深拷貝類似
  std::shared_ptr<int> p6 (p5);//如果p5引用計(jì)數(shù)不為0，則引用計(jì)數(shù)加1，否則同樣為0
  std::shared_ptr<int> p7 (std::move(p6));//獲取p6的引用計(jì)數(shù)，p6引用計(jì)數(shù)為0
  std::shared_ptr<int> p8 (std::unique_ptr<int>(new int));//p8獲取所有權(quán)，引用計(jì)數(shù)設(shè)置為1
  std::shared_ptr<C> obj (new C);
  std::shared_ptr<int> p9 (obj, obj->data);//同6一樣，只不過擁有自己的刪除器與4一樣

  std::cout << "use_count:\n";
  std::cout << "p1: " << p1.use_count() << '\n';
  std::cout << "p2: " << p2.use_count() << '\n';
  std::cout << "p3: " << p3.use_count() << '\n';
  std::cout << "p4: " << p4.use_count() << '\n';
  std::cout << "p5: " << p5.use_count() << '\n';
  std::cout << "p6: " << p6.use_count() << '\n';
  std::cout << "p7: " << p7.use_count() << '\n';
  std::cout << "p8: " << p8.use_count() << '\n';
  std::cout << "p9: " << p9.use_count() << '\n';
  return 0;
}
/*
Output:
use_count:
p1: 0
p2: 0
p3: 1
p4: 1
p5: 2
p6: 0
p7: 2
p8: 1
p9: 2
*/

創(chuàng)建空的 shared_ptr 對(duì)象，因?yàn)閹в袇?shù)的 shared_ptr 構(gòu)造函數(shù)是 explicit 類型的，所以不能像這樣std::shared_ptr<int> p1 = new int();隱式調(diào)用它構(gòu)造函數(shù)。創(chuàng)建新的shared_ptr對(duì)象的最佳方法是使用std :: make_shared：

std::shared_ptr<int> p1 = std::make_shared<int>();

std::make_shared 一次性為int對(duì)象和用于引用計(jì)數(shù)的數(shù)據(jù)都分配了內(nèi)存，而new操作符只是為int分配了內(nèi)存。

賦值：

#include <iostream>
#include <memory>

int main () {
  std::shared_ptr<int> foo;
  std::shared_ptr<int> bar (new int(10));

  foo = bar;                          // 拷貝，引用計(jì)數(shù)加1

  bar = std::make_shared<int> (20);   // 移動(dòng)
//unique_ptr 不共享它的指針。它無法復(fù)制到其他 unique_ptr，無法通過值傳遞到函數(shù)，也無法用于需要副本的任何標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù) (STL) 算法。只能移動(dòng)unique_ptr
  std::unique_ptr<int> unique (new int(30));
  foo = std::move(unique);            // move from unique_ptr，引用計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)移

  std::cout << "*foo: " << *foo << '\n';
  std::cout << "*bar: " << *bar << '\n';

  return 0;
}
Output:
/*
*foo: 30
*bar: 20
*/

2.分離關(guān)聯(lián)的原始指針

要使 shared_ptr 對(duì)象取消與相關(guān)指針的關(guān)聯(lián)，可以使用reset()函數(shù)：

//不帶參數(shù)的reset(),將引用計(jì)數(shù)減少1，如果引用計(jì)數(shù)變?yōu)?，則刪除指針
p1.reset();

//帶參數(shù)的reset(),他將內(nèi)部指向新指針，因此其引用計(jì)數(shù)將再次變?yōu)?
p1.reset(new int(34));

//使用nullptr重置：
p1=nullptr

#include <iostream>
#include  <memory> // 需要包含這個(gè)頭文件

int main()
{
	// 使用 make_shared 創(chuàng)建空對(duì)象
	std::shared_ptr<int> p1 = std::make_shared<int>();
	*p1 = 78;
	std::cout << "p1 = " << *p1 << std::endl; // 輸出78

	// 打印引用個(gè)數(shù)：1
	std::cout << "p1 Reference count = " << p1.use_count() << std::endl;

	// 第2個(gè) shared_ptr 對(duì)象指向同一個(gè)指針
	std::shared_ptr<int> p2(p1);

	// 下面兩個(gè)輸出都是：2
	std::cout << "p2 Reference count = " << p2.use_count() << std::endl;
	std::cout << "p1 Reference count = " << p1.use_count() << std::endl;

	// 比較智能指針，p1 等于 p2
	if (p1 == p2) {
		std::cout << "p1 and p2 are pointing to same pointer\n";
	}

	std::cout<<"Reset p1 "<<std::endl;

	// 無參數(shù)調(diào)用reset，無關(guān)聯(lián)指針，引用個(gè)數(shù)為0
	p1.reset();
	std::cout << "p1 Reference Count = " << p1.use_count() << std::endl;
	
	// 帶參數(shù)調(diào)用reset，引用個(gè)數(shù)為1
	p1.reset(new int(11));
	std::cout << "p1  Reference Count = " << p1.use_count() << std::endl;

	// 把對(duì)象重置為NULL，引用計(jì)數(shù)為0
	p1 = nullptr;
	std::cout << "p1  Reference Count = " << p1.use_count() << std::endl;
	if (!p1) {
		std::cout << "p1 is NULL" << std::endl; // 輸出
	}
	return 0;
}

3.與普通指針比較

缺少 ++, – – 和 [] 運(yùn)算符

與普通指針相比，shared_ptr僅提供-> 、*和==運(yùn)算符，沒有+、-、++、–、[]等運(yùn)算符。

#include<iostream>
#include<memory>

struct Sample {
	void dummyFunction() {
		std::cout << "dummyFunction" << std::endl;
	}
};

int main()
{

	std::shared_ptr<Sample> ptr = std::make_shared<Sample>();

	(*ptr).dummyFunction(); // 正常
	ptr->dummyFunction(); // 正常

	// ptr[0]->dummyFunction(); // 錯(cuò)誤方式
	// ptr++;  // 錯(cuò)誤方式
	//ptr--;  // 錯(cuò)誤方式

	std::shared_ptr<Sample> ptr2(ptr);
	if (ptr == ptr2) // 正常
		std::cout << "ptr and ptr2 are equal" << std::endl;
	return 0;
}

4.NULL檢測(cè)

當(dāng)我們創(chuàng)建 shared_ptr 對(duì)象而不分配任何值時(shí)，它就是空的；普通指針不分配空間的時(shí)候相當(dāng)于一個(gè)野指針，指向垃圾空間，且無法判斷指向的是否是有用數(shù)據(jù)。

std::shared_ptr<Sample> ptr3;
if(!ptr3)
    std::cout<<"Yes, ptr3 is empty" << std::endl;
if(ptr3 == NULL)
    std::cout<<"ptr3 is empty" << std::endl;
if(ptr3 == nullptr)
    std::cout<<"ptr3 is empty" << std::endl;

到此這篇關(guān)于C++特性之智能指針shared_ptr詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++智能指針shared_ptr內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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