c++ 动态内存与智能指针

c++ 动态内存与智能指针

一、 动态内存

1. 程序对象的生存期

   • 全局对象在程序启动时分配，在程序结束时销毁。

   • 对于局部自动对象，当我们进入其定义所在的程序块时被创建，在离开块时销毁。

   • 局部static对象在第一次使用前分配，在程序结束时销毁。

   • C++还支持动态分配对象。动态分配的对象的生存期与它们在哪里创建是无关的，只有当显式地被释放时，这些对象才会销毁。

2. 动态内存管理

   在C++中，动态内存的管理是通过一对运算符来完成的：new，在动态内存中为对象分配空间并返回一个指向该对象的指针，我们可以选择对对象进行初始化；delete，接受一个动态对象的指针，销毁该对象，并释放与之关联的内存。

二、智能指针

为了更容易（同时也更安全）地使用动态内存，新的标准库提供了两种智能指针（smart pointer）类型来管理动态对象。智能指针的行为类似常规指针，**重要的区别是它负责自动释放所指向的对象**。

（一）智能指针shared_ptr和unique_ptr共有操作：

1. p->mem

   即(*p).mem

2. p.get()

   返回保存的指针

3. swap(p, q) 或p.swap(q)

   交换p、q中的指针

（二）shared_ptr类

shared_ptr<T>允许多个指针指向同一个对象；

1. make_shared<T> p(q)

   p是q的拷贝，此操作递增q中的计数器。q中的指针必须能转换为T*。

2. make_shared<T>()

   允许传入的参数与T的某个构造函数匹配。

3. p.unique()

4. p.use_count()

5. 拷贝和赋值

   • 拷贝：无论何时我们拷贝一个shared_ptr，计数器都会递增。例如，当用一个shared_ptr初始化另一个shared_ptr，或将它作为参数传递给一个函数以及作为函数的返回值时，它所关联的计数器就会递增。

   • 赋值：当我们给shared_ptr赋予一个新值或是shared_ptr被销毁（例如一个局部的shared_ptr离开其作用域时，计数器就会递减。

   auto r = make_shared<int>(42);
   r = q; //给r赋值，另其指向另一个地址
   //递增q所指向对象的引用计数
   //递减r原来所指对象的引用技术
   //r原来指向的对象已没有引用者，会自动释放内存。
   

6. 自动销毁所管理的对象：

   当指向一个对象的最后一个shared_ptr被销毁时，即引用计数为0时，shared_ptr类会自动销毁此对象。它是通过另一个特殊的成员函数——析构函数（destructor）完成销毁工作的。

（三）unique_ptr类

unique_ptr则“独占”所指向的对象。

（四）weak_ptr类

https://blog.csdn.net/Xiejingfa/article/details/50772571

1. 标准库还定义了一个名为weak_ptr的伴随类，它是一种弱引用，指向shared_ptr所管理的对象，而不影响所指对象的生命周期，也就是将一个weak_ptr绑定到一个shared_ptr不会改变shared_ptr的引用计数。不论是否有weak_ptr指向，一旦最后一个指向对象的shared_ptr被销毁，对象就会被释放。用于解决shard_ptr中可能存在的循环引用问题。

2. 如何判断weak_ptr指向对象是否存在呢？

   C++中提供了lock函数来实现该功能。如果对象存在，lock()函数返回一个指向共享对象的shared_ptr，否则返回一个空shared_ptr。

   shared_ptr<A> pa = wp.lock()

   #include <iostream>
   #include <memory>
   using namespace std;
   class A{
   public:
       A() : a(3) { cout << "A Constructor..." << endl; }
       ~A() { cout << "A Destructor..." << endl; }
       int a;
   };
   
   int main() {
       shared_ptr<A> sp(new A());
       weak_ptr<A> wp(sp);
       if (shared_ptr<A> pa = wp.lock()){
           cout << pa->a << endl;
       }else{
           cout << "wp指向对象为空" << endl;
       }
   }