一起聊聊C++中的智能指针

C++ 是手工管理内存的分配和释放，这给了程序员极大的自由度也给了我们极高的门槛，弄不好就得内存泄露。使用智能指针能更好的管理堆内存,本文主要给大家介绍一下c++的智能指针,需要的朋友可以参考下

一：背景

我们知道 C++ 是手工管理内存的分配和释放，对应的操作符就是 new/delete 和 new[] / delete[], 这给了程序员极大的自由度也给了我们极高的门槛，弄不好就得内存泄露，比如下面的代码：

 void test() { int* i = new int(10); *i = 10; } int main() { test(); }

这段代码因为用了 new 而忘了 delete，导致在 nt heap 上分配的 i 随着栈地址的回收而成了一块孤悬海外的内存占用，所以修正后的代码如下：

void test() { int* i = new int(10); *i = 10; delete i; } int main() { test(); }

但这种写法比较麻烦，智者千虑必有一失，总会有忘记加 delete 的时候，那怎么办呢？大家应该知道内存自动管理有两种手段。

1.引用计数

代表作有 Python，PHP，还有 windows 的句柄管理。

2.引用跟踪

代表作有 C#，JAVA 等一众工程化语言。

因为引用计数实现比较简单，主要就是记录下对象的引用次数，次数为 0 则释放，所以可完全借助 类的构造函数析构函数 和 栈的自动回收特性 弄一个简单的引用计数，对应着如下四个关键词。

auto_ptr
shared_ptr
unique_ptr
weak_ptr

接下来我们逐个聊一聊。

二：关键词解析

1. auto_ptr

这是 C++ 最早出现一个的简单引用计数法，参考代码如下：

void test() { auto_ptr ptr = auto_ptr(new int(10)); } int main() { test(); }

接下来看下汇编代码：

auto_ptr ptr = auto_ptr(new int(10));
...
00771D26 call std::auto_ptr::auto_ptr (07710FAh)
00771D2B lea ecx,[ebp-0D8h]
00771D31 call std::auto_ptr::~auto_ptr (0771159h)

可以看到，它分别调用了构造函数和析构函数，接下来找下 auto_ptr 这两个函数的源码。

class auto_ptr { private: _Ty* _Myptr; // the wrapped object pointer public: auto_ptr(auto_ptr_ref<_ty> _Right) noexcept { _Ty* _Ptr = _Right._Ref; _Right._Ref = nullptr; // release old _Myptr = _Ptr; // reset this } ~auto_ptr() noexcept { delete _Myptr; } }

源码一看就明白了，在构造函数中，将 new int 的地址塞给了内部的 _Myptr 指针，在析构函数中对 _Myptr 进行 delete ，真好，这样就不用整天担心有没有加 delete 啦。

值得注意的是，现在 C++ 不推荐这个了，而是建议使用新增的：shared_ptr，unique_ptr，weak_ptr, 怎么说呢？ auto_ptr 有一个不好处理的问题，就是现实开发中会出现这么个场景，多个 ptr 指向同一个引用，如下图：

2. auto_ptr 多引用问题

方式1：

定义三个 ptr，然后包装同一个 new int 地址，参考代码如下：

void test() { int* i = new int(10); auto_ptr ptr1(i); auto_ptr ptr2(i); auto_ptr ptr3(i); }

这种写法有没有问题呢？肯定有问题啦，还记得 auto_ptr 的析构是 delete 吗？对同一块内存多次 delete 会抛异常的，如下图所示：

方式2：

既然定义三个有问题, 那就用赋值运算符= 让 ptr1,ptr2,ptr3 指向同一个地址是不是就可以啦？参考代码如下：

void test() { int* i = new int(10); auto_ptr ptr1(i); auto_ptr ptr2 = ptr1; auto_ptr ptr3 = ptr2; } int main() { test(); }

那这段代码有没有问题呢？有没有问题得要看 = 运算符是如何重写的，扒一下源码看看。

template  auto_ptr& operator=(auto_ptr<_other>& _Right) noexcept { reset(_Right.release()); return *this; } _Ty* release() noexcept { _Ty* _Tmp = _Myptr; _Myptr = nullptr; return _Tmp; }

从源码看有一个很恶心的点,他会将 _Right 下的 _Myptr 设为 nullptr,也就是说此时的 ptr1 报废了，言外之意就是后续再访问 ptr1 会抛访问违例。