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C++ 智能指针代码解析

news 2026/4/29 7:01:30

前言

如果在程序中使用new从堆分配内存，等到不再需要时，应使用delete将其释放，C++引入了智能指针auto_ptr，以帮助自动完成这个过程，但是aoto_ptr也有其局限性，因此从Boost库中又引入了三种智能指针unique_ptr shared_ptr weak_ptr。

1，aoto_ptr

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// ConsoleApplication1.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。

//

#include "stdafx.h"

#include <memory>

#include <string>

#include <iostream>

#include <ostream>

usingnamespacestd;

int_tmain(intargc, _TCHAR* argv[])

{

auto_ptr<string> ptr1(newstring("this is ptr!"));

auto_ptr<string> ptr2;

ptr2 = ptr1;

cout << &ptr2<<endl;

cout << *ptr2 << endl;

return0;

}

  • output :

003AFBC0
this is ptr!

但是如果输出的是ptr1，程序会如何呢？

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#include "stdafx.h"

#include <memory>

#include <string>

#include <iostream>

#include <ostream>

usingnamespacestd;

int_tmain(intargc, _TCHAR* argv[])

{

auto_ptr<string> ptr1(newstring("this is ptr!"));

auto_ptr<string> ptr2;

ptr2 = ptr1;

cout << &ptr1 <<endl;

cout << *ptr1 << endl; #这一步程序会崩溃

return0;

}

崩溃原因： 首先ptr2 = ptr1表示ptr1将访问的权限给了ptr2，同时意味了ptr1已经没有访问字符串的权限，因此会报错。

那如何解决这个问题呢？引入了unique_ptr

2，unique_ptr

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#include "stdafx.h"

#include <memory>

#include <string>

#include <iostream>

#include <ostream>

usingnamespacestd;

int_tmain(intargc, _TCHAR* argv[])

{

unique_ptr<string> ptr1(newstring("this is unique_ptr"));

unique_ptr<string> ptr2;

ptr2 = ptr1; #这一步编译器会报错

return0;

}

unique_ptr 替代auto_ptr实现独占式，可以理解成，同一时刻只能有一个unique_ptr指向给定对象，unique_ptr对象始终是关联的原始指针的唯一所有者。无法复制unique_ptr对象，它只能移动。(这样可以保证，不会出现auto_ptr那样运行时会出现的隐藏内存崩溃问题)

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int_tmain(intargc, _TCHAR* argv[])

{

unique_ptr<string> ptr1(newstring("this is unique_ptr"));

unique_ptr<string> ptr2;

cout << &ptr1 << endl;

unique_ptr<string> ptr3(newstring("other unique_ptr"));

cout << &ptr3 << endl;

cout << *ptr3 << endl;

return0;

}

  • output:

00D9F8B4
00D9F89C
other unique_ptr

3，share_ptr

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// ConsoleApplication1.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。

//

#include "stdafx.h"

#include <memory>

#include <string>

#include <iostream>

#include <ostream>

usingnamespacestd;

classbase{

public:

base()

{

cout <<"begin..."<< endl;

};

~base()

{

cout <<"end..."<< endl;

}

};

int_tmain(intargc, _TCHAR* argv[])

{

base *a =newbase();

shared_ptr<base> ptr1(a);

//shared_ptr<base> ptr2(a); ## 如果加上这句程序会崩溃，双重管理陷阱，a对象被删除了两次

return0;

}

  • output:

begin...

end...

  • share_ptr的循环陷阱

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#include "stdafx.h"

#include <memory>

#include <string>

#include <iostream>

#include <ostream>

usingnamespacestd;

classCB;

classCA

{

public:

CA()

{

cout <<"CA call ..."<< endl;

}

~CA()

{

cout <<"~CA call..."<< endl;

}

voidsetPtr(shared_ptr<CB> &ptr)

{

m_ptr_b = ptr;

}

intgetCount()

{

returnm_ptr_b.use_count();

}

private:

shared_ptr<CB> m_ptr_b;

};

classCB

{

public:

CB()

{

cout <<"CB call..."<< endl;

}

~CB()

{

cout <<"~CB call..."<< endl;

}

voidsetPtr(shared_ptr<CA> ptr)

{

m_ptr_a = ptr;

}

intgetCount()

{

returnm_ptr_a.use_count();

}

private:

shared_ptr<CA> m_ptr_a;

};

int_tmain(intargc, _TCHAR* argv[])

{

shared_ptr<CA> ptr_a(newCA);

shared_ptr<CB> ptr_b(newCB);

cout <<" CA count is : "<< ptr_a->getCount()<<endl;

cout <<"CB count is:"<< ptr_b->getCount()<< endl;

ptr_a->setPtr(ptr_b);

ptr_b->setPtr(ptr_a);

cout <<" CA count is : "<< ptr_a->getCount() << endl;

cout <<"CB count is:"<< ptr_b->getCount() << endl;

return0;

}

上面这段程序的思路用下面张图可以清晰的表示

图片和代码主要参考的是这篇很棒的博文：智能指针（三）：weak_ptr浅析

运行结果后发现并没有调用析构函数释放内存，以后存在内存泄漏的风险

那如何去解决这个问题呢？，可以通过引入weak_ptr来解决，但是weak_ptr需要与share_ptr配合使用

4, weak_ptr

通过在两个类中的一个成员变量改为weak_ptr对象，因为weak_ptr不会增加引用计数，使得引用形不成环，最后就可以正常的释放内部的对象，不会造成内存泄漏

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classCB

{

public:

CB()

{

cout <<"CB call..."<< endl;

}

~CB()

{

cout <<"~CB call..."<< endl;

}

voidsetPtr(shared_ptr<CA> ptr)

{

m_ptr_a = ptr;

}

intgetCount()

{

returnm_ptr_a.use_count();

}

private:

///shared_ptr<CA> m_ptr_a;

weak_ptr<CA> m_ptr_a; ## 改为weak_ptr对象

};

总结

遇到这类新的概念或者方法时，一定要不嫌麻烦的一行一行代码的去敲，在敲的过程中去理解吸收，如果只看不实践，很有可能理解不深刻，无法体会到其中的原理和机制，所以对待问题一定要沉下心来多实践。

http://www.jsqmd.com/news/717886/

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