C++笔记-智能指针的使用及其原理

智能指针的使用场景分析

在我们上一篇讲解异常的时候，这部分的代码我们指出了一种情况，我们来回顾一下：如果array2的new失败了，抛出了异常，就会导致内存泄漏的问题。

而在上一篇中我们也给出了解决方法，也就是array1和array2都放在try/catch语句中，但是这种方法代码重复度高，并且代码也不美观，所以这篇的智能指针就是为了解决这类问题而出现的。

2.RAII和智能指针的值设计思路

RAII是Resource Acquisition Is Initialization的缩写，他是⼀种管理资源的类的设计思想，本质是

⼀种利⽤对象⽣命周期来管理获取到的动态资源，避免资源泄漏，这⾥的资源可以是内存、⽂件指

针、⽹络连接、互斥锁等等。RAII在获取资源时把资源委托给⼀个对象，接着控制对资源的访问，

资源在对象的⽣命周期内始终保持有效，最后在对象析构的时候释放资源，这样保障了资源的正常

释放，避免资源泄漏问题。

能指针类除了满⾜RAII的设计思路，还要⽅便资源的访问，所以智能指针类还会想迭代器类⼀

样，重载 operator*/operator->/operator[] 等运算符，⽅便访问资源。

下面我们来实现一个简单的智能指针：

上图就是我们所实现的智能指针，看起来并不复杂对吧，在这里确实不复杂，复杂的情况我们下面再讲。

上面我们就通过智能指针来控制array1和array2中的资源，并且我在里面重载实现了*/->/[]等运算符，使其使用起来更像一个指针。

而从上面的输出结果过我们可以看出来，不需要try/catch语句来捕捉new的异常，我们依然可以顺利释放array1和array2中的资源，第二张图就是简化过的代码，此时代码看起来就要比上面的简洁和美观许多。

此时array1和array2的生命周期就和智能指针一样，在当前函数的栈帧结束后，就会通过析构函数一起进行释放。

3.C++标准库智能指针的使用

我们都想到这个问题，C++委员会当然也想到了这种问题，所以C++标准库中也引入了智能指针，C++标准库中的智能指针都在<memory>这个头⽂件下⾯，我们包含<memory>就可以使⽤了， 智能指针有好⼏种，除了weak_ptr他们都符合RAII和像指针⼀样访问的⾏为，原理上⽽⾔主要是解决智能指针拷⻉时的思路不同。

auto_ptr 是C++98时设计出来的智能指针，他的特点是拷⻉时把被拷⻉对象的资源的管理权转移给

拷⻉对象，这是⼀个⾮常糟糕的设计，因为它会使被拷⻉对象悬空，访问报错的问题，C++11设计

出新的智能指针后，强烈建议不要使⽤auto_ptr。其他C++11出来之前很多公司也是明令禁⽌使⽤

这个智能指针的。

我们创建一个Date类举例，此时我们对ap1进行了初始化，并且将ap1赋值给ap2，然后我们再通过ap1对其资源进行修改，此时代码看起来没有问题是吧，我们运行一下来看：

此时就会报错，原因上面也说了，ap1赋值给ap2后，这块资源的管理权就发生了变换，ap1就无权在管理这块资源，所以我们再通过ap1来对资源的数据进行修改就会报上面的错误。

我们通过调试来观察ap1和ap2的变化，第一张图是还没有赋值的时候ap1的情况，此时的是数据就是没问题的，而第二张图就是赋值之后ap1和ap2的变化，可以看出底层对于管理权的交换其实就是将进行赋值的智能指针置为空，这样就没有办法再管理资源。