【C++】智能指针——auto_ptr，unique_ptr，shared_ptr

auto_ptr

unique_ptr

shared_ptr

并发问题

循环引用问题

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智能指针的原理：传送门------>智能指针的原理

auto_ptr

使用方法参考官方文档

传送门------>auto_ptr文档

auto_ptr并不是一个优秀的智能指针，它的设计理念是------管理权转移。如下代码示意

cpp 复制代码

auto_ptr(auto_ptr<T>& sp)
 :_ptr(sp._ptr)
 {
 // 管理权转移
 sp._ptr = nullptr;
 }

旧的智能指针的会转移给新的智能指针，而旧的智能指针的会被置空。所以就有一个很严重的问题------如果对置空的智能指针做了加加减减等操作呢？如下代码示意

cpp 复制代码

int main()
{
 std::auto_ptr<int> sp1(new int);
 std::auto_ptr<int> sp2(sp1); // 管理权转移

  //sp1悬空
 *sp2 = 10;
 cout << *sp2 << endl;
 cout << *sp1 << endl;
 return 0;
}

auto_ptr是一个失败设计，很多公司明确要求不能使用auto_ptr

unique_ptr

使用方法参考官方文档

传送门------>unique_ptr文档

unique_ptr智能指针的设计理念很简单------防拷贝。也就是说一份资源只能由一个unique_ptr管理，如下代码示意

cpp 复制代码

unique_ptr(const unique_ptr<T>& sp) = delete;
 unique_ptr<T>& operator=(const unique_ptr<T>& sp) = delete;

shared_ptr

使用方法参考官方文档

传送门------>shared_ptr文档

不同于unique_ptr，shared_ptr的允许多个智能指针管理同一份资源。shared_ptr采用引用计数的机制来判断一个资源是否允许被销毁

shared_ptr的引用计数是额外申请了空间（并没有在类的内部），它的设计是由一个指针指向一块空间，该空间存放计数。这种设计难免会有内存碎片的问题

代码示意

cpp 复制代码

shared_ptr(T* ptr = nullptr)
 :_ptr(ptr)
 , _pRefCount(new int(1)) //额外开辟空间
 , _pmtx(new mutex)
 {}

并发问题

引用计数本身是有并发问题的，关于线程，并发，锁相关知识可参考小编另一篇文章。

传送门------>线程，并发，锁

1.智能指针对象中引用计数是多个智能指针对象共享的，两个线程中智能指针的引用计数同时 ++或--，这个操作不是原子的，引用计数原来是1，++了两次，可能还是2.这样引用计数就错乱了。会导致资源未释放或者程序崩溃的问题。所以只能指针中引用计数++、--是需要加锁的，也就是说引用计数的操作是线程安全的。

智能指针管理的对象存放在堆上，两个线程中同时去访问，会导致线程安全问题。

所以引用计数的加加减减操作是加锁的。如下代码示意

cpp 复制代码

void Release()
 {
 _pmtx->lock();
 bool flag = false;
 if (--(*_pRefCount) == 0 && _ptr)
 {
 cout << "delete:" << _ptr << endl;
 delete _ptr;
 delete _pRefCount;
 flag = true;
 }
 _pmtx->unlock();
 if (flag == true)
 {
 delete _pmtx;
 }
 }

void AddRef()
 {
 _pmtx->lock();
 ++(*_pRefCount);
 _pmtx->unlock();
 }

循环引用问题

该问题是有类似于链表节点的结构引起的，当外部的智能指针都释放了，就拿不内部的智能指针，那么节点就不会释放

解决方案：在引用计数的场景下，把节点中的_prev和_next改成weak_ptr就可以了，weak_ptr不会增加引用计数，代码示意

cpp 复制代码

struct ListNode
{
 int _data;
 weak_ptr<ListNode> _prev;
 weak_ptr<ListNode> _next;
};