C++智能指針怎么創(chuàng)建和使用

今天小編給大家分享一下C++智能指針怎么創(chuàng)建和使用的相關(guān)知識點(diǎn)，內(nèi)容詳細(xì)，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。

優(yōu)缺點(diǎn)：

• 智能指針由原始指針的封裝，優(yōu)點(diǎn)是可以自動分配內(nèi)存，不用擔(dān)心內(nèi)存泄漏問題。

• 用于解決獨(dú)占/共享所有權(quán)指針的釋放，傳輸?shù)葐栴}。

• 但是沒有原始指針方便。

一. unique_ptr獨(dú)占指針

特點(diǎn)

都是圍繞獨(dú)占展開

特點(diǎn)一： 如其名，獨(dú)占。也就是說同一個內(nèi)存空間同時只能有一個指針來管理。

int* pi = new int(10); //利用傳統(tǒng)指針在堆區(qū)開辟一個存放整數(shù)的區(qū)域
std::unique_ptr<int> u_pi_01{pi};//通過傳統(tǒng)指針創(chuàng)建智能指針
std::unique_ptr<int> u_pi_02{pi};//有意讓兩個獨(dú)占指針同時指向同一個內(nèi)存區(qū)域

這么寫編譯器不會報錯，但運(yùn)行時會提示 error:double free detected in tcache 2

這也就印證了第一個特點(diǎn)，一個內(nèi)存區(qū)域只能由一個指針管理。

特點(diǎn)二： 當(dāng)指針超出作用域時，內(nèi)存自動釋放

//由于指針的本質(zhì)也是變量，離開作用范圍就會自動釋放
//因此我們需要通過在外部創(chuàng)建變量來保存指針?biāo)４娴牡刂?
int* external_pi_1;//用于存儲傳統(tǒng)指針的地址
int* external_pi_2;//用于存儲智能指針的地址
 {
    int *pi = new int(10);//使用傳統(tǒng)指針在堆區(qū)開辟內(nèi)存存儲整形
    external_pi_1 = pi;   
    std::unique_ptr<int> u_pi{new int(10)};//使用智能指針在堆區(qū)開辟內(nèi)存存儲
    external_pi_2 = u_pi.get();
    std::cout << *external_pi_1 << std::endl;//輸出10
    std::cout << *external_pi_2 << std::endl;//輸出10
 }
std::cout << *external_pi_1 << std::endl;//輸出10
std::cout << *external_pi_2 << std::endl;//輸出0

可見傳統(tǒng)指針在局部作用域中開辟的內(nèi)存在外部同樣可以訪問，也就是說我們使用傳統(tǒng)指針開辟內(nèi)存之后在離開作用域時需要加上釋放內(nèi)存的操作，不然會造成內(nèi)存泄漏。

而智能指針我們不需要手動釋放內(nèi)存，在離開作用域后會自動釋放。

特點(diǎn)三：由于特點(diǎn)一，修改指針不可以copy ，只能Move(轉(zhuǎn)移歸屬權(quán))

std::unique_ptr<int> u_pi1 = std::make_unique<int>(10);
//std::unique_ptr<int> u_pi2 = u_pi1;//嘗試用拷貝的方式共享內(nèi)存，error:可別忘了這是獨(dú)占指針
std::unique_ptr<int> u_pi2 = move(u_pi1);使用move方法轉(zhuǎn)移內(nèi)存擁有權(quán)。

也就是說，通過move函數(shù)，把指針u_pi1所指內(nèi)存中的值掏空，然后安到指針u_pi2所指的內(nèi)存上。

創(chuàng)建方式

方式一： 通過已有的傳統(tǒng)指針創(chuàng)建

int* pi = new int(10); //使用傳統(tǒng)指針在堆區(qū)開辟一個空間
std::unique_ptr<int> u_pi{pi};//利用創(chuàng)通指針創(chuàng)建智能指針

方式二： 通過new方法創(chuàng)建

std::unique_ptr<int> u_pi{new int(10)};

方式三： 通過std :: make_unique創(chuàng)建

std::unipue_ptr<int> u_pi = std::make_unique<int>(10);

傳遞方式

方式一： 通過move(),轉(zhuǎn)移擁有權(quán).

void show(std::unique_ptr<int> u_pi)
{
    std::cout<<*u_pi<<std::endl;
}
void test()
{
    std::unique_ptr<int> u_pi{new int(10)};
    show(move(u_pi)); //通過move轉(zhuǎn)移擁有權(quán)
}

注意：將指針的擁有權(quán)轉(zhuǎn)入函數(shù)中后，在原作用域指針將被釋放，而該指針將在函數(shù)調(diào)用結(jié)束時釋放。也就是說，將智能指針以move的形式傳入函數(shù)后，在原作用域不能再使用該指針。

方式二： 通過引用傳遞

void show(const std::unique_ptr<int> &u_pi)//加cosnt 不是不能改變指向的值，不能改變指針的指向
{
    std::cout << *u_pi << std::endl;
    //u_pi.reset();加了const所以不能清空
}
void test()
{
    std::unique_ptr<int> u_pi{new int(10)};
    show(u_pi);
}

注意： 將指針以引用的方式傳入函數(shù)，那么該指針在原作用域依然存活，并可以和所調(diào)用函數(shù)共同操作該內(nèi)存空間數(shù)據(jù)。

方式三： 鏈?zhǔn)絺鬟f

std::unique_ptr<Person> get_unique(std::string str)
{
    std::unique_ptr<Person> u_pi{new Person(str)};
    return u_pi;
}
void test()
{
    get_unique("hua")->show();//鏈?zhǔn)?
}

簡單使用

• 通過get()獲取地址

• 可以通過->調(diào)用成員函數(shù)

• 可以通過*調(diào)用解引用

• 通過reset()清空指針

class Person
{
public:
    Perosn(std::string name):m_name(name){};
    void show()
    {
        std::cout<<"name is "<<m_name<<std::endl;
    }
private:
    std::string m_name;   
};
int main()
{
std::unique_ptr<Person> u_p{new Person("kimi")}; //用自定義類型創(chuàng)建
u_p->show();//可以通過->調(diào)用函數(shù)
(*u_p).show();//通過*解引用
std::cout<<u_p.get()<<std::endl;//通過get()獲取地址
u_p.reset();//清空指針
return 0;
}

隱藏危險

用已有指針創(chuàng)建時，沒有及時清空傳統(tǒng)指針，導(dǎo)致同時有兩個指針指向這塊已經(jīng)被“獨(dú)占”的區(qū)域。

int* pi = new int(10);
std::unique_ptr<int> u_pi{pi};//使用傳統(tǒng)指針創(chuàng)建，上式開辟的區(qū)域被獨(dú)占
*pi = 20; //沒有及時清空，依然可以通過獨(dú)占指針以外的方式修改內(nèi)存

二. shared_ptr 計數(shù)指針

特點(diǎn)

特點(diǎn)一： 可以通過copy共享內(nèi)存。

std::shared_ptr<int> u_pi_1{new int(10)};
std::shared_ptr<int> u_pi_2 = u_pi_1;//通過復(fù)制拷貝

特點(diǎn)二： 通過use_count();來查看計數(shù) ,copy 計數(shù)加一，銷毀計數(shù)減一。

std::shanred_ptr<int> s_pi{new int(10)}; //s_pi.use_count() == 1
std::shanred_ptr<int> s_pi_copy = s_pi;  //s_pi.use_count() == 2
s_pi = nullptr;//清空指針                 //s_pi_copy.use_count() == 1

特點(diǎn)三： 無論多少指針，都同用一份數(shù)據(jù)，因而同一份數(shù)據(jù)的use_count()一致。

std::shared_ptr<int> s_pi{new int(10)}; //s_pi.use_count() == 1
std::shared_ptr<int> s_pi_2 = s_pi;     //s_pi.use_count() == 2
std::shared_ptr<int> s_pi_3 = s_pi_2;   //s_pi.use_count() == 3
s_pi_2 = bullptr; //清空2指針            //s_pi.use_count() == 2

傳遞方式

• 本質(zhì)不變，在函數(shù)調(diào)用中，因?yàn)楸旧碇С謴?fù)制操作,所以不用加move可以直接傳遞。

• 并且在傳遞到函數(shù)中，use_count() 會增加，并在函數(shù)銷毀時候還原。

• 在函數(shù)中修改指向的值，在外部的指針指向的值也會改變。

• 使用引用傳遞,則在傳遞到函數(shù)中時，計數(shù)不會增加。

void get_use_1(std::shared_ptr<int> s_pi)
{
    std::cout << s_pi.use_count() << std::endl;
}
void get_use_2(std::shared_ptr<int>& s_pi)
{
    std::cout << s_pi.use_count() << std::endl;
}
void test()
{
    std::shared_ptr<int> s_pi{new int(10)};
    std::cout << s_pi.use_count() << std::endl;
    get_use_1(s_pi);//在函數(shù)中計數(shù)會增加，但隨著函數(shù)銷毀，計數(shù)復(fù)原
    get_use_2(s_pi);//以引用方式傳入，指針還是那個指針，計數(shù)不會增加
}

輸出：1 2 1

隱藏危險

share_ptr帶來的循環(huán)依賴問題

class Person
{
public:
    void set_friend(share_ptr<Person> p)
 
    _friend = p;
private:
    share_ptr<Person> _frient;
};
int main()
{
   share_ptr<Person> p1 = make_shared("P1");
   share_ptr<Person> p2 = make_shared("P2");
    p1->set_friend(P2);
    p2->set_friend(P1);//造成循環(huán)依賴，在main中的話，不會執(zhí)行析構(gòu)
}

解決:將_friend屬性改為weak_ptr 。

三. weak_ptr

weak_ptr 是一個不需要所有權(quán)的指針,所以我們可以通過用weak_ptr來聲明屬性，解決循環(huán)依賴

class Person
{
public:
    void set_friend(share_ptr<Person> p)
    _friend = p;
private:
    weak_ptr<Person> _frient;//使用weak_ptr解決循環(huán)依賴
};
int main()
{
    share_ptr<Person> p1 = make_shared("P1");
    share_ptr<Person> p2 = make_shared("P2");
    p1->set_friend(P2);
    p2->set_friend(P1);
}

可以通過lock()來將weak_pte升級為shared_ptr;

std::weak_ptr<Person> w_pi{new Person("hua")};
std::shared_ptr <Person> s_pi2 = w_pi.lock();

以上就是“C++智能指針怎么創(chuàng)建和使用”這篇文章的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！相信大家閱讀完這篇文章都有很大的收獲，小編每天都會為大家更新不同的知識，如果還想學(xué)習(xí)更多的知識，請關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。