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為什么會出現智能指針？

對于程序員來說，如果我不需要，或者我沒那么需要，再或者說有替代品，我都不會再去實現一個新東西。

廢話，程序員哪里有勤快的！

既然它被發明出來，一定是解決問題的！

在之前，我愚昧的小白生涯中，見到復雜的指針，時常倆股戰戰，因為搞不懂什么值傳遞、地址傳遞、實參、形參、引用、一級指針、多級指針、數組指針、函數指針等等概念，

但是仗著膽子大，就直接上手，唉，似乎沒有那么難？

什么動態申請內存，指針賦值，輸出字符串，手到擒來，展示！

char *ch = (char*)malloc(12);memcpy(ch, "Hello World", 12);std::cout << ch << std::endl;

在我的黑框框編程生涯中，它是沒有打擊我的，總是非常給面子的輸出正確答案！

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那時候，我以為我和C++的故事會一直這么美好！

那么問題來了？是誰打破了這一美好的幻境！

內存泄漏打破美好

大學期間，上課走神的我，上完了《C++程序設計》之后，都沒有聽過這個“內存泄漏”，也正是我對他的不熟悉，打破了我和C++穩固的關系，（程序：“呵，我不是能運行就行？”）

什么是內存泄漏？

內存泄漏（Memory Leak）是指程序中已動態分配的堆內存由于某種原因程序未釋放或無法釋放，造成系統內存的浪費，導致程序運行速度減慢甚至系統崩潰等嚴重后果。以上定義來自于百度，并且十分準確。

什么！我之前忘記使用free()竟然會造成這么大的后果！

但是我已經形成習慣，已經很想記住，但總是不經意間會忘記釋放內存，畢竟“手動”，一定不是最佳方案。這里有一個思想：RAII 資源獲取即初始化技術：對于一個對象而言，我們在構造函數的時候申請空間，而在析構函數（在 離開作用域時調用）的時候釋放空間。

在我以為我和C++緣分尚淺的時候，C++11搬來救兵，“智能指針”橫空出世，打敗了內存泄漏，拯救了我們的關系。

智能指針

C++11 引入了智能指針的概念，使用了引用計數的想法，讓程序 員不再需要關心手動釋放內存。也就是說，原本需要我們手動就一一對應的malloc/free或new/delete的工作由智能指針來代替了！

這種自動化，程序員最愛！

這些智能指針就包括 std::shared_ptr/std::unique_ptr/std::weak_ptr， 使用它們需要包含頭文件 。

unique_ptr

unique_ptr 是一個獨享所有權的智能指針，它提供了嚴格意義上的所有權，包括：

1. 擁有它指向的對象
2. 無法進行復制構造，無法進行復制賦值操作。即無法使兩個unique_ptr指向同一個對象。但是可以進行移動構造和移動賦值操作
3. 保存指向某個對象的指針，當它本身被刪除釋放的時候，會使用給定的刪除器釋放它指向的對象

功能

unique_ptr 可以實現如下功能：

1. 為動態申請的內存提供異常安全
2. 講動態申請的內存所有權傳遞給某函數
3. 從某個函數返回動態申請內存的所有權
4. 在容器中保存指針

實驗

#include#include#includeusing namespace std;class Test{public:    Test(string s)    {        str = s;        cout << "Test creat/n";    }    ~Test()    {        cout << "Test delete:" << str << endl;    }    string& getStr()    {        return str;    }    void setStr(string s)    {        str = s;    }    void print()    {        cout << str << endl;    }private:    string str;};unique_ptr fun(){    return unique_ptr(new Test("789"));}int main(){    unique_ptr ptest(new Test("123"));    unique_ptr ptest2(new Test("456"));    ptest->print();    ptest2 = std::move(ptest);//不能直接ptest2 = ptest    if (ptest == NULL)        cout << "ptest = NULL/n";    Test* p = ptest2.release();    p->print();    ptest.reset(p);    ptest->print();    ptest2 = fun(); //這里可以用=，因為使用了移動構造函數        ptest2->print();    return 0;}

unique_ptr 和 auto_ptr用法很相似，不過不能使用兩個智能指針賦值操作，應該使用std::move; 而且它可以直接用if(ptest == NULL)來判斷是否空指針；release、get、reset等用法也和auto_ptr一致，使用函數的返回值賦值時，可以直接使用=, 這里使用c++11 的移動語義特性。另外注意的是當把它當做參數傳遞給函數時（使用值傳遞，應用傳遞時不用這樣），傳實參時也要使用std::move,比如foo(std::move(ptest))。它還增加了一個成員函數swap用于交換兩個智能指針的值。

shared_ptr

std::shared_ptr 是一種智能指針，它能夠記錄多少個 shared_ptr 共同指向一個對象，從而消除 顯式的調用 delete，當引用計數變為零的時候就會將對象自動刪除。

但還不夠，因為使用 std::shared_ptr 仍然需要使用 new 來調用，這使得代碼出現了某種程度上的 不對稱。

std::make_shared 就能夠用來消除顯式的使用 new，所以 std::make_shared 會分配創建傳入參 數中的對象，并返回這個對象類型的 std::shared_ptr 指針。例如：

#include #include void foo(std::shared_ptr i) {	(*i)++;}int main() {	// auto pointer = new int(10); // illegal, no direct assignment	// Constructed a std::shared_ptr	auto pointer = std::make_shared(10);	foo(pointer);	std::cout << *pointer << std::endl; // 11										// The shared_ptr will be destructed before leaving the scope	return 0;}

std::shared_ptr 可以通過 get() 方法來獲取原始指針，通過 reset() 來減少一個引用計數，并 通過 use_count() 來查看一個對象的引用計數。例如：

auto pointer = std::make_shared(10);auto pointer2 = pointer; // 引用計數 +1auto pointer3 = pointer; // 引用計數 +1int *p = pointer.get(); // 這樣不會增加引用計數std::cout << "pointer.use_count() = " << pointer.use_count() << std::endl; // 3std::cout << "pointer2.use_count() = " << pointer2.use_count() << std::endl; // 3std::cout << "pointer3.use_count() = " << pointer3.use_count() << std::endl; // 3pointer2.reset();std::cout << "reset pointer2:" << std::endl;std::cout << "pointer.use_count() = " << pointer.use_count() << std::endl; // 2std::cout << "pointer2.use_count() = " << pointer2.use_count() << std::endl; // 0, pointer2 已 resetstd::cout << "pointer3.use_count() = " << pointer3.use_count() << std::endl; // 2pointer3.reset();std::cout << "reset pointer3:" << std::endl;std::cout << "pointer.use_count() = " << pointer.use_count() << std::endl; // 1std::cout << "pointer2.use_count() = " << pointer2.use_count() << std::endl; // 0std::cout << "pointer3.use_count() = " << pointer3.use_count() << std::endl; // 0, pointer3 已 reset

成員函數

use_count 返回引用計數的個數

unique 返回是否是獨占所有權( use_count 為 1)

swap 交換兩個 shared_ptr 對象(即交換所擁有的對象)

reset 放棄內部對象的所有權或擁有對象的變更, 會引起原有對象的引用計數的減少

get 返回內部對象(指針), 由于已經重載了()方法, 因此和直接使用對象是一樣的.

缺陷

share_ptr雖然已經很好用了，但是有一點share_ptr智能指針還是有內存泄露的情況，當兩個對象相互使用一個shared_ptr成員變量指向對方，會造成循環引用，使引用計數失效，從而導致內存泄漏。

#include   using namespace std;  #include     class B;    class A  {  public:      shared_ptr ptrA_B;  public:      A()      {          cout << "調用class A的默認構造函數" << endl;      }      ~A()      {          cout << "調用class A的析構函數" << endl;      }  };    class B  {  public:      shared_ptr ptrB_A;  public:      B()      {          cout << "調用class B的默認構造函數" << endl;      }      ~B()      {          cout << "調用class B的析構函數" << endl;      }  };    int main()  {      shared_ptr ptrB = make_shared();      shared_ptr ptrA = make_shared();      ptrA->ptrA_B = ptrB;      ptrB->ptrB_A = ptrA;  }