unique_ptr p (new int[3]{1,2,3}); p[0] = 0; // 重载了operator[]

void end_connection(connection *p) { disconnect(*p); } // 资源清理函数 // 资源清理器的类型unique_ptr p(&c, end_connection); // 传入函数名，会自动转换为函数指针

class Point {private:int x, y; public:Point(int xVal = 0, int yVal = 0) :x(xVal), y(yVal) {}int getX() const { return x; }int getY() const { return y; }void setX(int xVal) { x = xVal; }void setY(int yVal) { y = yVal; }};

class RefPtr {private:friend class SmartPtr; RefPtr(Point *ptr):p(ptr),count(1){}~RefPtr(){delete p; }int count; Point *p; };

class SmartPtr {public: //构造函数 SmartPtr() { rp = nullptr; } SmartPtr(Point *ptr):rp(new RefPtr(ptr)) {} SmartPtr(const SmartPtr &sp):rp(sp.rp) { ++rp->count; cout << "in copy constructor" <count; if (rp != nullptr && --rp->count == 0) {delete rp; }rp = rhs.rp; cout << "in assignment operator" << endl; return *this; } // 重载->操作符 Point* operator->() {return rp->p; } // 重载*操作符 Point& operator*() {return *(rp->p); } ~SmartPtr() {if (--rp->count == 0) delete rp; else cout << "还有" << rp->count << "个指针指向基础对象" << endl; } private: RefPtr* rp; };

int main() {//定义一个基础对象类指针Point *pa = new Point(10, 20); // 定义三个智能指针类对象，对象都指向基础类对象 pa// 使用花括号控制三个智能指针的生命周期，观察计数的变化{SmartPtr sptr1(pa); // 此时计数 count=1cout << "sptr1:" << sptr1->getX() << "," << sptr1->getY() <getX() << "," << sptr2->getY() <getX() << endl; return 0; }

sptr1:10,20
in copy constructor
sptr2:10,20
in assignment operator
sptr3:10,20
还有2个指针指向基础对象
还有1个指针指向基础对象
-572662307

//模板类作为友元时要先有声明template class SmartPtr; //辅助类template class RefPtr {private://该类成员访问权限全部为private，因为不想让用户直接使用该类friend class SmartPtr; //定义智能指针类为友元，因为智能指针类需要直接操纵辅助类//构造函数的参数为基础对象的指针RefPtr(T *ptr):p(ptr), count(1){}//析构函数~RefPtr() {delete p; }//引用计数int count; //基础对象指针T *p; }; // 智能指针类template class SmartPtr {public: // 构造函数SmartPtr(T *ptr):rp(new RefPtr(ptr)){}// 拷贝构造函数SmartPtr(const SmartPtr &sp):rp(sp.rp){++rp->count; }//重载赋值操作符SmartPtr& operator=(const SmartPtr& rhs){++rhs.rp->count; //首先将右操作数引用计数加1，if (--rp->count == 0)//然后将引用计数减1，可以应对自赋值delete rp; rp = rhs.rp; return *this; }// 重载*操作符T & operator *(){return *(rp->p); }// 重载->操作符T* operator ->(){return rp->p; }// 析构函数~SmartPtr() {if (--rp->count == 0) { // 当引用计数减为 0 时，删除辅助类对象指针，从而删除基础对象delete rp; } else {cout << "还有" << rp->count << "个指针指向基础对象" << endl; }}private:RefPtr *rp; //辅助类对象指针};

int main() { // 定义一个基础对象类指针int* ia = new int(10); {SmartPtr sptr1(ia); cout <<"sptr1:"<<*sptr1< sptr2(sptr1); cout <<"sptr2:"<<*sptr2< sptr3=sptr1; cout <<"sptr3:"<<*sptr3<
测试结果如下：

sptr1:10
sptr2:10
sptr3:5
还有2个指针指向基础对象
还有1个指针指向基础对象
3968064

4.weak_ptr
4.1 简介
weak_ptr 被设计为与 shared_ptr 共同工作，可以从一个 shared_ptr 或者另一个 weak_ptr 对象构造而来。weak_ptr 是为了配合 shared_ptr 而引入的一种智能指针，它更像是 shared_ptr 的一个助手而不是智能指针，因为它不具有普通指针的行为，没有重载 operator* 和 operator-> ，因此取名为 weak，表明其是功能较弱的智能指针。它的最大作用在于协助 shared_ptr 工作，可获得资源的观测权，像旁观者那样观测资源的使用情况。观察者意味着 weak_ptr 只对 shared_ptr 进行引用，而不改变其引用计数，当被观察的 shared_ptr 失效后，相应的 weak_ptr 也相应失效。

4.2 用法
使用 weak_ptr 的成员函数 use_count() 可以观测资源的引用计数，另一个成员函数 expired() 的功能等价于 use_count()==0，但更快，表示被观测的资源（也就是 shared_ptr 管理的资源）已经不复存在。weak_ptr 可以使用一个非常重要的成员函数lock()从被观测的 shared_ptr 获得一个可用的 shared_ptr 管理的对象， 从而操作资源。但当 expired()==true 的时候，lock() 函数将返回一个存储空指针的 shared_ptr。总的来说，weak_ptr 的基本用法总结如下：

weak_ptr w; //创建空 weak_ptr，可以指向类型为 T 的对象weak_ptr w(sp); //与 shared_ptr 指向相同的对象，shared_ptr 引用计数不变。T必须能转换为 sp 指向的类型w=p; //p 可以是 shared_ptr 或 weak_ptr，赋值后 w 与 p 共享对象w.reset(); //将 w 置空w.use_count(); //返回与 w 共享对象的 shared_ptr 的数量w.expired(); //若 w.use_count() 为 0，返回 true，否则返回 falsew.lock(); //如果 expired() 为 true，返回一个空 shared_ptr，否则返回非空 shared_ptr

下面是一个简单的使用示例：

#include < assert.h> #include #include #include using namespace std; int main() { shared_ptr sp(new int(10)); assert(sp.use_count() == 1); weak_ptr wp(sp); //从 shared_ptr 创建 weak_ptr assert(wp.use_count() == 1); if (!wp.expired())//判断 weak_ptr 观察的对象是否失效 {shared_ptr sp2 = wp.lock(); //获得一个shared_ptr*sp2 = 100; assert(wp.use_count() == 2); } assert(wp.use_count() == 1); cout << "int:" << *sp << endl; return 0; }

程序输出：

int：100

从上面可以看到，尽管以 shared_ptr 来构造 weak_ptr，但是 weak_ptr 内部的引用计数并没有什么变化。

4.3 作用
现在要说的问题是，weak_ptr 到底有什么作用呢？从上面那个例子看来，似乎没有任何作用。其实 weak_ptr 可用于打破循环引用。引用计数是一种便利的内存管理机制，但它有一个很大的缺点，那就是不能管理循环引用的对象。一个简单的例子如下：

#include #include class Woman; class Man {private://std::weak_ptr _wife; std::shared_ptr _wife; public:void setWife(std::shared_ptr woman) {_wife = woman; }void doSomthing() {if(_wife.lock()){}}~Man() {std::cout << "kill man\n"; }}; class Woman {private://std::weak_ptr _husband; std::shared_ptr _husband; public:void setHusband(std::shared_ptr man) {_husband = man; }~Woman() {std::cout <<"kill woman\n"; }}; int main(int argc, char** argv) {std::shared_ptr m(new Man()); std::shared_ptr w(new Woman()); if(m && w) {m->setWife(w); w->setHusband(m); }return 0; }

在 Man 类内部会引用一个 Woman，Woman 类内部也引用一个 Man。当一个 man 和一个 woman 是夫妻的时候，他们直接就存在了相互引用问题。man 内部有个用于管理wife生命期的 shared_ptr 变量，也就是说 wife 必定是在 husband 去世之后才能去世。同样的，woman 内部也有一个管理 husband 生命期的 shared_ptr 变量，也就是说 husband 必须在 wife 去世之后才能去世。这就是循环引用存在的问题：husband 的生命期由 wife 的生命期决定，wife 的生命期由 husband 的生命期决定，最后两人都死不掉，违反了自然规律，导致了内存泄漏。
一般来讲，解除这种循环引用有下面三种可行的方法：
（1）当只剩下最后一个引用的时候需要手动打破循环引用释放对象。
（2）当 parent 的生存期超过 children 的生存期的时候，children 改为使用一个普通指针指向 parent。
（3）使用弱引用的智能指针打破这种循环引用。
虽然这三种方法都可行，但方法 1 和方法 2 都需要程序员手动控制，麻烦且容易出错。这里主要介绍一下第三种方法，使用弱引用的智能指针std:weak_ptr 来打破循环引用。
weak_ptr 对象引用资源时不会增加引用计数，但是它能够通过 lock() 方法来判断它所管理的资源是否被释放。做法就是上面的代码注释的地方取消注释，取消 Woman 类或者 Man 类的任意一个即可，也可同时取消注释，全部换成弱引用 weak_ptr。
另外很自然地一个问题是：既然 weak_ptr 不增加资源的引用计数，那么在使用 weak_ptr 对象的时候，资源被突然释放了怎么办呢？不用担心，因为不能直接通过 weak_ptr 来访问资源。那么如何通过 weak_ptr 来间接访问资源呢？答案是在需要访问资源的时候 weak_ptr 为你生成一个shared_ptr，shared_ptr 能够保证在 shared_ptr 没有被释放之前，其所管理的资源是不会被释放的。创建 shared_ptr 的方法就是 lock() 成员函数。
注意： shared_ptr 实现了 operator bool() const 方法来判断被管理的资源是否已被释放。

5.如何选择智能指针 上文简单地介绍了 C++ STL 的四种智能指针。当然，除了 STL 的智能指针，C++ 准标准库 Boost 的智能指针，比如 boost::scoped_ptr、boost::shared_array、boost::intrusive_ptr 也可以在编程实践中拿来使用，但这里不做进一步的介绍，有兴趣的读者可以参考：C++ 智能指针详解。
在了解 STL 的四种智能指针后，大家可能会想另一个问题：在实际应用中，应使用哪种智能指针呢？
下面给出几个使用指南。
（1）如果程序要使用多个指向同一个对象的指针，应选择 shared_ptr。这样的情况包括：
（a）将指针作为参数或者函数的返回值进行传递的话，应该使用 shared_ptr；
（b）两个对象都包含指向第三个对象的指针，此时应该使用 shared_ptr 来管理第三个对象；
（c）STL 容器包含指针。很多 STL 算法都支持复制和赋值操作，这些操作可用于 shared_ptr，但不能用于 unique_ptr（编译器发出 warning）和 auto_ptr（行为不确定）。如果你的编译器没有提供 shared_ptr，可使用 Boost 库提供的 shared_ptr。
（2）如果程序不需要多个指向同一个对象的指针，则可使用 unique_ptr。如果函数使用 new 分配内存，并返还指向该内存的指针，将其返回类型声明为 unique_ptr 是不错的选择。这样，所有权转让给接受返回值的 unique_ptr，而该智能指针将负责调用 delete。可将 unique_ptr 存储到 STL 容器中，只要对容器元素不使用拷贝操作的算法即可（如 sort()）。例如，可在程序中使用类似于下面的代码段。

unique_ptr make_int(int n) {return unique_ptr(new int(n)); } void show(unique_ptr& p1) {cout << *p1 << ' '; } int main() { //...vector> vp(size); for(int i = 0; i < vp.size(); i++){vp[i] = make_int(rand() % 1000); //copy temporary unique_ptr }vp.push_back(make_int(rand() % 1000)); //ok because arg is temporaryfor_each(vp.begin(), vp.end(), show); //use for_each() //...}

其中 push_back 调用没有问题，因为它返回一个临时 unique_ptr，该 unique_ptr 被赋给 vp 中的一个 unique_ptr。另外，如果按值而不是按引用给 show() 传递对象，for_each() 将非法，因为这将导致使用一个来自 vp 的非临时 unique_ptr 初始化 pi，而这是不允许的。前面说过，编译器将发现错误使用 unique_ptr 的企图。
在 unique_ptr 为右值时，可将其赋给 shared_ptr，这与将一个 unique_ptr 赋给另一个 unique_ptr 需要满足的条件相同，即 unique_ptr 必须是一个临时对象。与前面一样，在下面的代码中，make_int() 的返回类型为 unique_ptr：

unique_ptr pup(make_int(rand() % 1000)); // okshared_ptr spp(pup); // not allowed, pup as lvalueshared_ptr spr(make_int(rand() % 1000)); // ok

模板 shared_ptr 包含一个显式构造函数，可用于将右值 unique_ptr 转换为 shared_ptr。shared_ptr 将接管原来归 unique_ptr 所有的对象。
在满足 unique_ptr 要求的条件时，也可使用 auto_ptr，但 unique_ptr 是更好的选择。如果你的编译器没有unique_ptr，可考虑使用 Boost 库提供的 scoped_ptr，它与 unique_ptr 类似。
（3）虽然说在满足 unique_ptr 要求的条件时，使用 auto_ptr 也可以完成对内存资源的管理，但是因为 auto_ ptr 不够安全，不提倡使用，即任何情况下都不应该使用 auto_ptr。
（4）为了解决 shared_ptr 的循环引用问题，我们可以祭出 weak_ptr。
（5）在局部作用域（例如函数内部或类内部），且不需要将指针作为参数或返回值进行传递的情况下，如果对性能要求严格，使用 scoped_ptr 的开销较 shared_ptr 会小一些。
参考文献
[1] Stanley B.Lippman著,王刚,杨巨峰译.C++ Primer(第五版).2013.P400-422
[2] Scott Meyers著，侯捷译.Effective C++中文版(第三版).2011.P61-7

C++智能指针shared_ptr分析
c++11 新特性——智能指针使用详解
以上就是C++ STL 四种智能指针的用法详解的详细内容，更多关于C++ 智能指针的资料请关注脚本之家其它相关文章！

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