詳解C++11智能指針中的shared_ptr

小編這次要給大家分享的是詳解C++11智能指針中的shared_ptr，文章內(nèi)容豐富，感興趣的小伙伴可以來(lái)了解一下，希望大家閱讀完這篇文章之后能夠有所收獲。

創(chuàng)新互聯(lián)是由多位在大型網(wǎng)絡(luò)公司、廣告設(shè)計(jì)公司的優(yōu)秀設(shè)計(jì)人員和策劃人員組成的一個(gè)具有豐富經(jīng)驗(yàn)的團(tuán)隊(duì)，其中包括網(wǎng)站策劃、網(wǎng)頁(yè)美工、網(wǎng)站程序員、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)師、平面廣告設(shè)計(jì)師、網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷人員及形象策劃。承接：成都網(wǎng)站設(shè)計(jì)、成都網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)站改版、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)制作、網(wǎng)站建設(shè)與維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)推廣、數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā),以高性價(jià)比制作企業(yè)網(wǎng)站、行業(yè)門戶平臺(tái)等全方位的服務(wù)。

C++中的智能指針首先出現(xiàn)在“準(zhǔn)”標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)boost中。

隨著使用的人越來(lái)越多，為了讓開發(fā)人員更方便、更安全的使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存，C++11也引入了智能指針來(lái)管理動(dòng)態(tài)對(duì)象。

在新標(biāo)準(zhǔn)中，主要提供了shared_ptr、unique_ptr、weak_ptr三種不同類型的智能指針。

接下來(lái)的幾篇文章，我們就來(lái)總結(jié)一下這些智能指針的使用。

今天，我們先來(lái)看看shared_ptr智能指針。

shared_ptr 智能指針

shared_ptr是一個(gè)引用計(jì)數(shù)智能指針，用于共享對(duì)象的所有權(quán)也就是說(shuō)它允許多個(gè)指針指向同一個(gè)對(duì)象。這一點(diǎn)與原始指針一致。

先來(lái)一段簡(jiǎn)單的代碼，看看shared_ptr的簡(jiǎn)單使用：

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;

class Example
{
public:
 Example() : e(1) { cout << "Example Constructor..." << endl; }
 ~Example() { cout << "Example Destructor..." << endl; }

 int e;
};

int main() {

 shared_ptr<Example> pInt(new Example());
 cout << (*pInt).e << endl;
 cout << "pInt引用計(jì)數(shù): " << pInt.use_count() << endl;

 shared_ptr<Example> pInt2 = pInt;
 cout << "pInt引用計(jì)數(shù): " << pInt.use_count() << endl;
 cout << "pInt2引用計(jì)數(shù): " << pInt2.use_count() << endl;
}

程序輸出如下：

Example Constructor...
pInt: 1
pInt引用計(jì)數(shù): 1
pInt引用計(jì)數(shù): 2
pInt2引用計(jì)數(shù): 2
Example Destructor...

從上面這段代碼中，我們對(duì)shared_ptr指針有了一些直觀的了解。

一方面，跟STL中大多數(shù)容器類型一樣，shared_ptr也是模板類，因此在創(chuàng)建shared_ptr時(shí)需要指定其指向的類型。

另一方面，正如其名一樣，shared_ptr指針允許讓多個(gè)該類型的指針共享同一堆分配對(duì)象。

同時(shí)shared_ptr使用經(jīng)典的“引用計(jì)數(shù)”方法來(lái)管理對(duì)象資源，每個(gè)shared_ptr對(duì)象關(guān)聯(lián)一個(gè)共享的引用計(jì)數(shù)。

對(duì)于shared_ptr在拷貝和賦值時(shí)的行為，《C++Primer第五版》中有詳細(xì)的描述：

每個(gè)shared_ptr都有一個(gè)關(guān)聯(lián)的計(jì)數(shù)值，通常稱為引用計(jì)數(shù)。無(wú)論何時(shí)我們拷貝一個(gè)shared_ptr，計(jì)數(shù)器都會(huì)遞增。

例如，當(dāng)用一個(gè)shared_ptr初始化另一個(gè)shred_ptr，或?qū)⑺?dāng)做參數(shù)傳遞給一個(gè)函數(shù)以及作為函數(shù)的返回值時(shí)，它 所關(guān)聯(lián)的計(jì)數(shù)器就會(huì)遞增。

當(dāng)我們給shared_ptr賦予一個(gè)新值或是shared_ptr被銷毀（例如一個(gè)局部的 shared_ptr離開其作用域）時(shí)，計(jì)數(shù)器就會(huì)遞減。

一旦一個(gè)shared_ptr的計(jì)數(shù)器變?yōu)?，它就會(huì)自動(dòng)釋放自己所管理 的對(duì)象。

對(duì)比我們上面的代碼可以看到：當(dāng)我們將一個(gè)指向Example對(duì)象的指針交給pInt管理后，其關(guān)聯(lián)的引用計(jì)數(shù)為1。

接下來(lái)，我們用pInt初始化pInt2，兩者關(guān)聯(lián)的引用計(jì)數(shù)值增加為2。隨后，函數(shù)結(jié)束，pInt和PInt2相繼離開函數(shù)作用于，相應(yīng)的引用計(jì)數(shù)值分別自減1最后變?yōu)?，于是Example對(duì)象被自動(dòng)釋放（調(diào)用其析構(gòu)函數(shù)）。

接下來(lái)，我們完整地介紹一下shared_ptr的常見(jiàn)用法：

1、創(chuàng)建shared_ptr實(shí)例

最安全和高效的方法是調(diào)用make_shared庫(kù)函數(shù)，該函數(shù)會(huì)在堆中分配一個(gè)對(duì)象并初始化，最后返回指向此對(duì)象的share_ptr實(shí)例。

如果你不想使用make_ptr，也可以先明確new出一個(gè)對(duì)象，然后把其原始指針傳遞給share_ptr的構(gòu)造函數(shù)。

示例如下：

int main() {

 // 傳遞給make_shared函數(shù)的參數(shù)必須和shared_ptr所指向類型的某個(gè)構(gòu)造函數(shù)相匹配
 shared_ptr<string> pStr = make_shared<string>(10, 'a');
 cout << *pStr << endl; // aaaaaaaaaa

 int *p = new int(5);
 shared_ptr<int> pInt(p);
 cout << *pInt << endl; // 5
}

2、訪問(wèn)所指對(duì)象

shared_ptr的使用方式與普通指針的使用方式類似，既可以使用解引用操作符*獲得原始對(duì)象進(jìn)而訪問(wèn)其各個(gè)成員，也可以使用指針訪問(wèn)符->來(lái)訪問(wèn)原始對(duì)象的各個(gè)成員。

3、拷貝和賦值操作

我們可以用一個(gè)shared_ptr對(duì)象來(lái)初始化另一個(gè)share_ptr實(shí)例，該操作會(huì)增加其引用計(jì)數(shù)值。

例如：

int main() {
 shared_ptr<string> pStr = make_shared<string>(10, 'a');
 cout << pStr.use_count() << endl; // 1

 shared_ptr<string> pStr2(pStr);
 cout << pStr.use_count() << endl; // 2
 cout << pStr2.use_count() << endl; // 2
}

如果shared_ptr實(shí)例p和另一個(gè)shared_ptr實(shí)例q所指向的類型相同或者可以相互轉(zhuǎn)換，我們還可以進(jìn)行諸如p = q這樣賦值操作。

該操作會(huì)遞減p的引用計(jì)數(shù)值，遞增q的引用計(jì)數(shù)值。

例如：

class Example
{
public:
 Example(string n) : name(n) { cout << n << " constructor..." << endl; }
 ~Example() { cout << name << " destructor..." << endl; }

 string name;
};

int main() {

 shared_ptr<Example> pStr = make_shared<Example>("a object");
 shared_ptr<Example> pStr2 = make_shared<Example>("b object");
 cout << pStr.use_count() << endl;
 cout << pStr2.use_count() << endl;

 pStr = pStr2; // 此后pStr和pStr指向相同對(duì)象
 cout << pStr->name << endl;
 cout << pStr2->name << endl;
}

輸出如下：

a object constructor...
b object constructor...
1
1
a object destructor...
b object
b object
b object destructor...

4、檢查引用計(jì)數(shù)

shared_ptr提供了兩個(gè)函數(shù)來(lái)檢查其共享的引用計(jì)數(shù)值，分別是unique()和use_count()。

在前面，我們已經(jīng)多次使用過(guò)use_count()函數(shù)，該函數(shù)返回當(dāng)前指針的引用計(jì)數(shù)值。值得注意的是use_count()函數(shù)可能效率很低，應(yīng)該只把它用于測(cè)試或調(diào)試。

unique()函數(shù)用來(lái)測(cè)試該shared_ptr是否是原始指針唯一擁有者，也就是use_count()的返回值為1時(shí)返回true，否則返回false。

示例：

int main() {
 shared_ptr<string> pStr = make_shared<string>(10, 'a');
 cout << pStr.unique() << endl; // true

 shared_ptr<string> pStr2(pStr);
 cout << pStr2.unique() << endl; // false;
}

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