有关智能指针（shared_ptr）的讨论

1. boost::shared_ptr的用法

2. boost::shared_ptr的实现机制

3. 使用boost::shared_ptr的注意事项

4. std::tr1::shared_ptr和boost::shared_ptr

5. 参考

1. boost::shared_ptr的用法

 下面用一个简单的例子说明shared_ptr的用法：

#include <stdio.h>
#include <boost/shared_ptr.hpp>

class A {
public:
    void print() {
        printf("class A print!\n");
    }
};

int main(int argc, char **argv) {
    boost::shared_ptr<A> a1(new A());
    a1->print();
}

shared_ptr不用手动去释放资源，它会智能地在合适的时候去自动释放。如上面的例子，a1指向的对象将会在程序结束的时候自动释放（程序结束时所有申请的资源都会被释放，这只是为了说明其作用）。再来看下面的例子：

//同上

int main(int argc, char **argv) {
    boost::shared_ptr<A> a1(new A());
    a1->print();
    printf("a1 reference count: %d\n", a1.use_count());
    boost::shared_ptr<A> a2 = a1;
    printf("a1 reference count: %d\n", a1.use_count());
    printf("a2 reference count: %d\n", a2.use_count());
    a1.reset();
    printf("a2 reference count: %d\n", a2.use_count());
}

程序输出结果：

class A print!
a1 reference count: 1
a1 reference count: 2
a2 reference count: 2
a2 reference count: 1

上面调用了两上shared_ptr的成员方法，user_count()的作用是获得当前对象被引用的次数，reset()的作用是释放指针对对象的引用，将指针设为空。

2. boost::shared_ptr的实现机制

 boost::shared_ptr的实现机制其实比较简单，就是对指针引用的对象进行引用计数，当有一个新的boost::shared_ptr指针指向一个对象时，就把该对象的引用计数加1，减少一个boost::shared_ptr指针指向一个对象时，就把对该对象的引用计数减1。当一个对象的引用计数变为0时，就会自动调用其析构函数或者free掉相应的空间。

boost::shared_ptr的常用成员函数：

(1) 构造一个空的指针

shared_ptr(); // never throws
shared_ptr(std::nullptr_t); // never throws
template<class D> shared_ptr(std::nullptr_t p, D d);
template<class D, class A> shared_ptr(std::nullptr_t p, D d, A a);

上面几个函数可以初始化一个空的shared_ptr指针，其中，第三和第四个函数中的参数的意思是：d表示一个删除器（deleter），它会在释放资源的时候被调用，delete p会变成d(p)。a表示一个构造器，被用作分配空间。这两个接口允许调用者自己提供构造器和删除器，来自定义自己的构造和释放行为。

(2) 根据变量构造指针 

template<class Y> explicit shared_ptr(Y * p);
template<class Y, class D> shared_ptr(Y * p, D d);
template<class Y, class D, class A> shared_ptr(Y * p, D d, A a);

 这几个构造函数是通过一个Y类型的指针类型p来初始化shared_ptr指针，初始化后，指针会指针p所指的对象。其中，参数d和a的意义和上面相同。

(3) 拷贝构造函数

shared_ptr拥有常见的拷贝构造，移动构造函数，用法和普通构造函数一样，这里不做详述。还有一个比较特殊的构造函数：

template<class Y> shared_ptr(shared_ptr<Y> const & r, element_type * p); // never throws

这个函数的在boost的帮助文档中解释为：constructs a shared_ptr that shares ownership with r and stores p（构造一个shared_ptr对象存储p并且与r共享所有权），这个构造函数被称为aliasing constructor（不知道如何翻译，aliasing有重叠的意思）。r是将要共享所有权的指针，p是实际指向的对象，构造的指针调用get()或者operator->将返回p，而不是r。为了更好的理解这个函数，我们考虑shared_ptr指针对象由两个部分构成，一个是它的所有权（可以与其他指针共享的），另一个是它实际存储的对象。在普通应用中，这两部分是相同的。在由上述函数构造的shared_ptr中，两个部分是不同的。当一个指针的引用计数为0时，如果它还与其他指针共享所有权，那么它实际存储的对象不会被删除，直到共享的引用计数为0。下面的例子会更直观一些。

struct data {...};
 
struct object
{
  data data_;
};
 
void f ()
{
  shared_ptr<object> o (new object); // use_count == 1
  shared_ptr<data> d (o, &o->data_); // use_count == 2
 
  o.reset (); // use_count == 1
 
  // When d goes out of scope, object is deleted.
}
 
void g ()
{
  typedef std::vector<object> objects;
 
  shared_ptr<objects> os (new objects); // use_count == 1
  os->push_back (object ());
  os->push_back (object ());
 
  shared_ptr<object> o1 (os, &os->at (0)); // use_count == 2
  shared_ptr<object> o2 (os, &os->at (1)); // use_count == 3
 
  os.reset (); // use_count == 2
 
  // When o1 goes out of scope, use_count becomes 1.
  // When o2 goes out of scope, objects is deleted.
}

关于这一函数的应用参考：http://codesynthesis.com/~boris/blog/2012/04/25/shared-ptr-aliasing-constructor/

有关shared_ptr的其他成员函数参考：http://www.boost.org/doc/libs/1_53_0/libs/smart_ptr/shared_ptr.htm#functions

3. 使用boost::shared_ptr的注意事项

　(1) 不要把一个原生指针给多个shared_ptr管理

int* ptr = new int;
boost::shared_ptr<int> p1(ptr);
boost::shared_ptr<int> p2(ptr); 

这样做会导致ptr会被释放两次。在实际应用中，保证除了第一个shared_ptr使用ptr定义之外，后面的都采用p1来操作，就不会出现此类问题。

　(2) 不要在函数实参里创建shared_ptr　　

    function(shared_ptr<int>(new int), g());  //有缺陷
    //可能的过程是先new int，然后调g()，g()发生异常，shared_ptr<int>没有创建，int内存泄露
    //推荐写法
    shared_ptr<int> p(new int());
    f(p, g()); 

　(3) shared_ptr作为被保护的对象的成员时，小心因循环引用造成无法释放资源。

简单的例子：　　

class parent;
class children;
typedef boost::shared_ptr<parent> parent_ptr;
typedef boost::shared_ptr<children> children_ptr;

class parent {
public:
    children_ptr children;
};

class children {public:
    parent_ptr parent;
};
void test()
{
    boost::shared_ptr<parent> father( new parent);
    boost::shared_ptr<children> son(new children);
    father->children = son;　　//user_count() == 2
    son->parent = father;　　//user_count() == 2
}

在这个例子中，出现了循环引用计数，赋值后use_count()变为2，出函数后变为1，资源无法被释放。boost的解决方法是采用weak_ptr来保存。

class parent {public:
   boost::weak_ptr<children> children;
};

class children {public:
     boost::weak_ptr<father> parent;
};

因为boost不会影响weak_ptr不会影响引用计数，不会造成循环引用计数。

  (4) 不要把this指针给shared_ptr

将this指针赋给shared_ptr会出现this指针被释放两次的危险，如下面的代码，会在t释放时析构一次，shared_ptr释放时析构一次。

class test {
  public:
    boost::shared_ptr<test> pget() {
      return boost::shared_ptr<test>(this);
  }        
};

test t;
boost::shared_ptr<test> pt = t.pget();

boost库提供的解决方法是：使用enable_shared_from_this来实现。

class test : public boost::enable_shared_from_this<test> {
  public:
    boost::shared_ptr<test> pget() {
      return shared_from_this();
  }        
};

test t;
boost::shared_ptr<test> pt = t.pget();

4. std::tr1::shared_ptr和boost::shared_ptr

　　在新版本的C++标准中引用shared_ptr智能指针，名空间是std::tr1::shared_ptr。它和boost::shared_ptr的用法相同，在gcc4.3.x及以上的版本加选项-std=gnu++0x即可使用。

参考：

1. boost::shared_ptr参考：http://www.boost.org/doc/libs/1_53_0/libs/smart_ptr/shared_ptr.htm

2. aliasing constructor函数原理及用法：http://codesynthesis.com/~boris/blog/2012/04/25/shared-ptr-aliasing-constructor/

3. std::tr1::shared_ptr参考：http://www.cplusplus.com/reference/memory/shared_ptr/

4. http://www.cnblogs.com/TianFang/archive/2008/09/19/1294521.html