C++智能指针的原理和实现.pdf
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2023-02-27
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C++智能指针的原理和实现智能指针的原理和实现
⼀、智能指针起因⼀、智能指针起因
在C++中，动态内存的管理是由程序员⾃⼰申请和释放的，⽤⼀对运算符完成：new和delete。
new：在动态内存中为对象分配⼀块空间并返回⼀个指向该对象的指针；
delete：指向⼀个动态独享的指针，销毁对象，并释放与之关联的内存。
使⽤堆内存是⾮常频繁的操作，容易造成堆内存泄露、⼆次释放等问题，为了更加容易和更加安全的使⽤动态内存，C++11中引⼊了智
能指针的概念，⽅便管理堆内存，使得⾃动、异常安全的对象⽣存期管理可⾏。智能指针主要思想是RAII思想，“使⽤对象管理资源”，在类
的构造函数中获取资源，在类的析构函数中释放资源。智能指针的⾏为类似常规指针，重要的区别是它负责⾃动释放所指向的对象。
RAII是Resource Acquisition Is Initialization的简称，即资源获取就是初始化：
1.定义⼀个类来封装资源的分配与释放；
2.构造函数中完成资源的分配及初始化；
3.析构函数中完成资源的清理，可以保证资源的正确初始化和释放；
4.如果对象是⽤声明的⽅式在栈上创建局部对象，那么RAII机制就会正常⼯作，当离开作⽤域对象会⾃动销毁⽽调⽤析构函数释放资
源。
⼆、智能指针类型⼆、智能指针类型
智能指针在C++11版本之后提供，包含在头⽂件<memory>中，标准命名std空间下，有auto_ptr、shared_ptr、weak_ptr、unique_ptr四
种，其中auto_ptr已被弃⽤。
：拥有严格对象所有权语义的智能指针；
：拥有共享对象所有权语义的智能指针；
：到 shared_ptr 所管理对象的弱引⽤；
：拥有独有对象所有权语义的智能指针。
2.1 auto_ptr
auto_ptr是通过由 new 表达式获得的对象，并在auto_ptr⾃⾝被销毁时删除该对象的智能指针，它可⽤于为动态分配的对象提供异常安
全、传递动态分配对象的所有权给函数和从函数返回动态分配的对象，是⼀个轻量级的智能指针，适合⽤来管理⽣命周期⽐较短或者不会被
远距离传递的动态对象，最好是局限于某个函数内部或者是某个类的内部。
声明：
template< class T > class auto_ptr;
template<> class auto_ptr<void>; // 对类型void特化
成员函数：
(1) ： 获得内部对象的指针；
(2) ：释放被管理对象的所有权，将内部指针置为空，返回内部对象的指针，此指针需要⼿动释放；
(3) ：销毁内部对象并接受新的对象的所有权；
(4) ：从另⼀auto_ptr转移所有权；
(5) 和：访问被管理对象。
注意事项：
(1) 其构造函数被声明为explicit，因此不能使⽤赋值运算符对其赋值，即不能使⽤类似这样的形式 auto_ptr<int> p = new int；
(2) auto_ptr 的对象所有权是独占性的，使⽤拷贝构造和赋值操作符时，会造成对象所有权的转移，被拷贝对象在拷贝过程中被修改；
(3) 基于第⼆条，因此不能将auto_ptr放⼊到标准容器中或作为容器的成员；
(4) auto_ptr不能指向数组，释放时⽆法确定是数组指针还是普通指针；
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