shared_ptr 是C++11提供的一种智能指针类,从而帮助消除内存泄漏和悬空指针的问题。
1、shared_ptr 特点
每个 shared_ptr 对象在内部有两个指针:
1、指向对象的指针。
2、用于控制引用计数数据的指针。
参考计数的作用:
1、当新的 shared_ptr 对象与指针关联时,则在其构造函数中,将与此指针关联的引用计数增加1。
2、当任何 shared_ptr 对象超出作用域时,则在其析构函数中,它将关联指针的引用计数减1。如果引用计数变为0,则表示没有其他 shared_ptr 对象与此内存关联,在这种情况下,它使用delete函数删除该内存。
2、创建 shared_ptr 对象
使用原始指针创建 shared_ptr 对象
std::shared_ptr<int> p1(new int());
上面这行代码在堆上创建了两块内存:
(1) 存储int。
(2) 用于引用计数的内存,管理附加此内存的 shared_ptr 对象的计数,最初计数将为1。
(1)检查 shared_ptr 对象的引用计数
use_count();
(2)创建空的 shared_ptr 对象
因为带有参数的 shared_ptr 构造函数是 explicit 类型的,所以不能像这样std::shared_ptr p1 = new int();隐式调用它构造函数。创建新的shared_ptr对象的最佳方法是使用std :: make_shared:
std::shared_ptr<int> p1 = std::make_shared<int>();
std::make_shared 一次性为int对象和用于引用计数的数据都分配了内存,而new操作符只是为int分配了内存。
(3)分离关联的原始指针
要使 shared_ptr 对象取消与相关指针的关联,可以使用reset()函数:
不带参数的reset():
reset();
它将引用计数减少1,如果引用计数变为0,则删除指针。
带参数的reset():
reset(new int(34));
在这种情况下,它将在内部指向新指针,因此其引用计数将再次变为1。
使用nullptr重置:
p1 = nullptr;
shared_ptr是一个伪指针
shared_ptr充当普通指针,我们可以将*和->与 shared_ptr 对象一起使用,也可以像其他 shared_ptr 对象一样进行比较;
完整示例
#include <iostream>
#include <memory> // 需要包含这个头文件
int main()
{
// 使用 make_shared 创建空对象
std::shared_ptr<int> sp = std::make_shared<int>();
*sp = 8;
std::cout << "sp = " << *sp << std::endl; // 输出8
// 打印引用个数:1
std::cout << "sp Ref count = " << sp .use_count() << std::endl;
// 第2个 shared_ptr 对象指向同一个指针
std::shared_ptr<int> sp2 (sp );
// 下面两个输出都是:2
std::cout << "sp2 Ref count = " <<sp2.use_count() << std::endl;
std::cout << "sp Ref count = " << sp.use_count() << std::endl;
// 比较智能指针,p1 等于 p2
if (sp2== sp) {
std::cout << "point to same pointer\n";
}
std::cout<<"Reset sp"<<std::endl;
// 无参数调用reset,无关联指针,引用个数为0
sp.reset();
std::cout << "spRef Count = " << sp.use_count() << std::endl;
// 带参数调用reset,引用个数为1
sp.reset(new int(11));
std::cout << "sp Ref Count = " << sp.use_count() << std::endl;
// 把对象重置为NULL,引用计数为0
sp= nullptr;
std::cout << "sp Ref Count = " << sp.use_count() << std::endl;
if (!sp) {
std::cout << "sp is NULL" << std::endl; // 输出
}
return 0;
}
3、自定义删除器 Deleter
当 shared_ptr 对象超出范围时,将调用其析构函数。在其析构函数中,它将引用计数减1,如果引用计数的新值为0,则删除关联的原始指针。
析构函数中删除内部原始指针,默认调用的是delete()函数。
delete Pointer;
有些时候在析构函数中,delete函数并不能满足我们的需求,可能还想加其他的处理。
当 shared_ptr 对象指向数组
std::shared_ptr sp(new int[12]);
像这样申请的数组,应该调用delete []释放内存,而shared_ptr析构函数中默认delete并不能满足需求。
(1)给shared_ptr添加自定义删除器
在上面在这种情况下,我们可以将回调函数传递给 shared_ptr 的构造函数,该构造函数将从其析构函数中调用以进行删除,即
// 自定义删除器
void delete_me(int* x)
{
delete[] x;
}
// 构造函数传递自定义删除器指针
std::shared_ptr<int> sp(new int[12],delete_me);
下面看一个完整的示例:
#include <iostream>
#include <memory>
struct Test
{
Test() { std::cout << "Test\n";}
~Test() { std::cout << "~Test\n";}
};
void deleter(Test* x)
{
std::cout << "Custom Deleter\n";
delete[] x;
}
int main()
{
std::shared_ptr<Test> sp(new Test[3], delete_me);
return 0;
}
使用Lambda 表达式 / 函数对象作为删除器
class DeleteMe
{
public:
void operator() (Test* x) {
std::cout<<"DeleteMe\n";
delete[] x;
}
};
// 函数对象作为删除器
std::shared_ptr<Test> sp(new Test[3], DeleteMe());
// Lambda表达式作为删除器
std::shared_ptr<Test> sp1(new Test[3], [&](Test* x){
std::cout<<"Lambda delete\n";
delete[] x;
});
shared_ptr 相对于普通指针的优缺点:
(1) 缺少 ++, – – 和 [] 运算符;
(2) 与普通指针相比,shared_ptr仅提供-> 、*和==运算符,没有+、-、++、–、[]等运算符。
4、NULL检测
当创建 shared_ptr 对象不分配任何值时,它就是空的;普通指针不分配空间的时候相当于一个野指针,指向垃圾空间,且无法判断指向的是否是有用数据。
shared_ptr 检测空值方法
std::shared_ptr<Test> test;
if(!test)
std::cout<<"Yes, testis empty" << std::endl;
if(test== NULL)
std::cout<<"testis empty" << std::endl;
if(test== nullptr)
std::cout<<"testis empty" << std::endl;
5、使用shared_ptr 时注意事项:
(1)不要使用同一个原始指针构造 shared_ptr
创建多个 shared_ptr 的正常方法是使用一个已存在的shared_ptr 进行创建,而不是使用同一个原始指针进行创建。
示例:
int *num = new int(23);
std::shared_ptr<int> p1(num);
std::shared_ptr<int> p2(p1); // 正确使用方法
std::shared_ptr<int> p3(num); // 错误方法,重复卸载
假如使用原始指针num创建了p1,又同样方法创建了p3,当p1超出作用域时会调用delete释放num内存,此时num成了悬空指针,当p3超出作用域再次delete的时候就可能会出错。
(2)不要用栈中的指针构造 shared_ptr 对象
shared_ptr 默认的构造函数中使用的是delete来删除关联的指针,所以构造的时候也必须使用new出来的堆空间的指针。
示例:
int x = 12;
std::shared_ptr<int> sp(&x);
当 shared_ptr 对象超出作用域调用析构函数delete 指针&x时会出错。
(3)建议使用 make_shared
为了避免以上两种情形,建议使用make_shared()<>创建 shared_ptr 对象,而不是使用默认构造函数创建。
std::shared_ptr<int> ptr_1 = make_shared<int>();
std::shared_ptr<int> ptr_2 (ptr_1);
(4)小心使用get()函数
另外小心使用get()函数获取 shared_ptr 关联的原始指针,因为如果在 shared_ptr 析构之前手动调用了delete函数,同样会导致类似的错误。