【C++进阶】智能指针

为什么需要智能指针？

我们先来看一段代码：

大家觉得这段代码有什么问题？
发生了，内存泄漏。

因为p1,p2,p3指向的空间没有释放掉导致的。这就是异常安全问题。那要怎么解决呢？我们下面再回答。

内存泄漏

什么是内存泄漏，内存泄漏的危害

内存泄漏分类（了解）

• 堆内存泄漏(Heap leak)
  堆内存指的是程序执行中依据须要分配通过malloc / calloc / realloc / new等从堆中分配的一块内存，用完后必须通过调用相应的 free或者delete 删掉。假设程序的设计错误导致这部分内存没有被释放，那么以后这部分空间将无法再被使用，就会产生Heap Leak。
• 系统资源泄漏
  指程序使用系统分配的资源，比方套接字、文件描述符、管道等没有使用对应的函数释放掉，导致系统资源的浪费，严重可导致系统效能减少，系统执行不稳定。

如何避免内存泄漏

智能指针的使用及原理

smart_ptr

那么smart_ptr能解决上面遗留的问题吗？答案是可以的。


那么这个smart_ptr还有一些什么问题呢？

没错就是拷贝构造或者拷贝赋值的时候就会出问题，因为析构的时候同一块空间会被析构两次，这时候就会报错。那么该怎么解决呢？

auto_ptr

这时候就有人提出了管理权转移的思想来解决这个问题。



大家可以看到auto_ptr很好的解决了上面的问题，但是auto_ptr自身有一个很大的问题大家知道吗？就是悬空问题。

从上图可以看出p1变成悬空指针，且程序无法正常运行。
从中可以看出auto_ptr是一个失败的设计，并且很多公司都禁止使用auto_ptr.

unique_ptr

经过上面的尝试发现不行后，有人就想出了一个简单粗暴的办法，我直接防拷贝不就好了，也不用想那么多。

shared_ptr

但是要是我们真的需要多个指针，管理一块空间那该怎么解决之前的那个问题呢？这时候就用到了shared_ptr。
shared_ptr的思想是用引用计数来解决多个指针指向同一块空间的问题。



从上面我们可以看到，shared_ptr解决了之前的问题。那么上面实现的shared_ptr还有什么问题？线程安全问题。

我们可以看到，当n较小的时候并不会发生线程安全问题，但是当比较大的时候呢？

我们可以看到当n为10万的时候就发生了线程安全问题。
所以我们应该加锁。

线程安全的解决

我们可以看到加锁后，引用计数变的正常，智能指针也正常析构。这时大家肯就会有问题，为什么数据++的不正确？那么shared_ptr还是线程安全的吗？算。

循环引用

那么现在的shared_ptr就完整了吗？它还有没有什么问题？每次就是循环引用。


==我们可以看到最终对象没有被销毁。==那么没有循环引用呢？

==我们可以看到，没有循环引用时，对象被正常销毁。==那么该怎么解决这个问题呢？这时就用到了weak_ptr。

weak_ptr

weak_ptr的思想就是，只使用，不负责管理和释放。

删除器

删除器需要我们自己写一个仿函数，显示传给智能指针

这里实现的是unique_ptr的删除器，shared_ptr的删除器底层实现比较麻烦大家有兴趣可以自己去了解。