C++的智能指针使用实例分析

今天小编给大家分享一下c++的智能指针使用实例分析的相关知识点，内容详细，逻辑清晰，相信大部分人都还太了解这方面的知识，所以分享这篇文章给大家参考一下，希望大家阅读完这篇文章后有所收获，下面我们一起来了解一下吧。

什么是RaiI

RAII（Resource Acquisition Is Initialization）是由C++之父提出的，中文翻译为资源获取即初始化，使用局部对象来管理资源的技术称为资源获取即初始化；这里的资源主要是指操作系统中有限的东西如内存（heap）、网络套接字、互斥量、文件句柄等等，局部对象是指存储在栈的对象，它的生命周期是由操作系统来管理的，无需人工介入

RAII的原理

资源的使用一般经历三个步骤：

• 获取资源（创建对象）

• 使用资源

• 销毁资源（析构对象）

但是资源的销毁往往是程序员经常忘记的一个环节，所以程序界就想如何在程序中让资源自动销毁呢？解决问题的方案就是：RAII，它充分的利用了C++语言局部对象自动销毁的特性来控制资源的生命周期

裸指针存在的问题

难以区分指向的是单个对象还是一个数组

使用完指针之后无法判断是否应该销毁指针，因为无法判断指针是否”拥有“指向的对象

在已经确定需要销毁指针的情况下，也无法确定是用delete关键字删除，还是有其他特殊的销毁机制，例如通过将指针传入某个特定的销毁函数来摧毁指针

即使已经确定了销毁指针的方法，由于1的原因，仍然无法确定到底是i用delete（销毁单个对象）还是delete[]（销毁一个数组）

假设上述的问题都解决了，也很难保证在代码的所有路径中（分支结构，异常导致的挑战），有且仅有一次销毁指针的操作；任何一条路径遗漏都可能导致内存的泄露，而销毁多次则会导致未定义行为

理论上没有方法来分辨一个指针是否处于悬挂状态

auto_ptr

class Object{int value;public:Object(int x = 0) :value(x){cout << "Create Object:" << this << endl;}~Object(){cout << "Destory Object:" << this << endl;}int& Value(){return value;}};template<class _Ty>class my_auto_ptr{private:bool _Owns;_Ty* _Ptr;public:my_auto_ptr(_Ty* p = NULL) :_Owns(p != NULL), _Ptr(p){}~my_auto_ptr(){if (_Owns){delete _Ptr;}_Owns = false;_Ptr = NULL;}};void fun(){my_auto_ptr<Object> obj(new Object(10));}int main(){fun();}

在这里将Object构建完成后，将其指针给到p，当函数结束去调动智能指针的析构函数去释放空间

若我们需要在fun()函数中，去调用Object类的方法obj->Value();

class Object{int value;public:Object(int x = 0) :value(x){cout << "Create Object:" << this << endl;}~Object(){cout << "Destory Object:" << this << endl;}int& Value(){return value;}};template<class _Ty>class my_auto_ptr{private:bool _Owns;_Ty* _Ptr;public:my_auto_ptr(_Ty* p = NULL) :_Owns(p != NULL), _Ptr(p){}~my_auto_ptr(){if (_Owns){delete _Ptr;}_Owns = false;_Ptr = NULL;}_Ty* get()const{return _Ptr;}_Ty& operator*()const{return *(get());}_Ty* operator ->()const{return get();}};void fun(){my_auto_ptr<Object> obj(new Object(10));cout << obj->Value() << endl;cout << (*obj).Value() << endl;}int main(){fun();}

通过运算符重载，(*obj) 后将直接指向堆区(heap)的对象实体

若我们通过一个my_auto_ptr去创建另一个my_auto_ptr

class Object{int value;public:Object(int x = 0) :value(x){cout << "Create Object:" << this << endl;}~Object(){cout << "Destory Object:" << this << endl;}int& Value(){return value;}};template<class _Ty>class my_auto_ptr{private:bool _Owns;_Ty* _Ptr;public:my_auto_ptr(_Ty* p = NULL) :_Owns(p != NULL), _Ptr(p){}~my_auto_ptr(){if (_Owns){delete _Ptr;}_Owns = false;_Ptr = NULL;}my_auto_ptr(const my_auto_ptr& obj):_Owns(obj._Owns),_Ptr(obj._ptr){}my_auto_ptr& operator=(const my_auto_ptr& _Y){if(this == &_Y) return *this;if(_Owns){delete _Ptr;}_Owns = _Y._Owns;_Ptr = _Y._Ptr;return 0;}_Ty* get()const{return _Ptr;}_Ty& operator*()const{return *(get());}_Ty* operator ->()const{return get();}void reset(_Ty* p = NULL){if (_Owns){delete _Ptr;}_Ptr = p;}_Ty* release()const{_Ty* tmp = NULL;if (_Owns){((my_auto_ptr*)this)->_Owns = false; //常性进行修改tmp = _Ptr;((my_auto_ptr*)this)->_Ptr = NULL;}return tmp;}};void fun(){my_auto_ptr<Object> pobja(new Object(10));my_auto_ptr<Object> pobjb(pobja);}int main(){fun();}

如果通过浅拷贝，则两个指针拥有同一个资源，在析构的过程会造成资源的重复释放导致崩溃

若设置为将其资源进行转移

my_auto_ptr(const my_auto_ptr& obj):_Owns(obj._Owns),_Ptr(release()){}my_auto_ptr& operator=(const my_auto_ptr& _Y){if(this == &_Y) return *this;if(_Owns){delete _Ptr;}_Owns = _Y._Owns;_Ptr = _Y.release();return 0;}

void fun(my_auto_ptr<Object> apx){int x = apx->Value();cout<<x<<endl;}int main(){my_auto_ptr<Object> pobja(new Object(10));fun(pobja);int a = pobja->Value();cout<<a<<endl;}

那么上面的过程中，资源会进行转移pobja将不再拥有资源，导致pobja失去资源进而程序崩溃

这也就是auto_ptr的局限性，也导致该智能指针的几乎没有使用

unique_ptr

该智能指针属于唯一性智能指针，将拷贝构造删除，也就不能将其新建另一个对象，同时也不能作为参数传入

class Object{int value;public:Object(int x = 0) :value(x){cout << "Create Object:" << this << endl;}~Object(){cout << "Destory Object:" << this << endl;}int& Value(){return value;}};int main(){std::unique_ptr<Object> pobja(new Object(10));//std::unique_ptr<Object> pobjb(pobja); error//不允许std::unique_ptr<Object> pobjb(std::move(pobja));}

通过移动赋值是可以的，通过明确的概念，对其资源进行转移

同时unique_ptr可以区分其所指向的是一个单独空间，或者是连续的空间

struct delete_ar_object{void operator()(Object* op){if(op == NULL) return;delete[] op;}}int main(){std::unique_ptr<Object> pobja(new Object(10));std::unique_ptr<Object,delete_ar_object> pobjb(new Object[10]);}

在这里如果是连续空间，会调用删除连续空间的删除器;单独空间则使用默认删除器

unique_ptr在编写的时候，有多个模板类，分别对应单个对象的方案和一组对象的方案

并且可以通过智能指针指向fopen打开的文件对象，而文件对象是同fclose去进行关闭的

struct delete_file{void operator()(FILE *fp){if(fp == NULL) return;fclose(fp);}}std::unique_ptr<FILE,delete_file> pfile(fopen("zyq.txt","w"));

这里只需要将默认的删除器，更改为对文件对象的删除器

以上就是“C++的智能指针使用实例分析”这篇文章的所有内容，感谢各位的阅读！相信大家阅读完这篇文章都有很大的收获，小编每天都会为大家更新不同的知识，如果还想学习更多的知识，请关注编程网其他教程频道。