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C/C++中智能指針的用法詳解

更新時(shí)間：2023年01月04日 10:32:23 作者：余識(shí)-

C/C++中，指針是一個(gè)非常重要的概念，其強(qiáng)大但也麻煩，麻煩之處就在于一旦你申請(qǐng)了內(nèi)存，那就必須要手動(dòng)去釋放內(nèi)容，否則就會(huì)造成內(nèi)存泄漏。所以智能指針的作用就是防止我們麻痹大意忘記釋放內(nèi)存，幫助我們管理內(nèi)存的，本文就來(lái)聊聊智能指針的用法

前言

本章主要介紹一些C/C++中智能指針的實(shí)現(xiàn)原理以及如何使用

一、什么是智能指針

C/C++中，指針是一個(gè)非常重要的概念，其強(qiáng)大但也麻煩

麻煩之處就在于一旦你申請(qǐng)了內(nèi)存，那就必須要手動(dòng)去釋放內(nèi)容，否則就會(huì)造成內(nèi)存泄漏

當(dāng)然了，在代碼量少的情況下你可能會(huì)不以為意，因?yàn)檫@點(diǎn)內(nèi)存即使泄露了也根本看不出來(lái)，而且一旦程序執(zhí)行結(jié)束，所有內(nèi)存都會(huì)被系統(tǒng)釋放

但如果一旦寫(xiě)比較大點(diǎn)的項(xiàng)目，內(nèi)存管理就顯得很重要了，比如QQ，微信等等，一般都是一直掛著的

如果掛幾個(gè)小時(shí)就把電腦內(nèi)存耗干凈了，瞬間電腦變卡，誰(shuí)還用啊

所以智能指針的作用就是防止我們麻痹大意忘記釋放內(nèi)存，幫助我們管理內(nèi)存的

當(dāng)然也有多次釋放一個(gè)指針，導(dǎo)致程序崩潰的問(wèn)題也能就此解決

二、使用方法

雖然智能指針聽(tīng)著很高級(jí)，但使用起來(lái)并不算復(fù)雜，熟悉之后，其實(shí)和普通指針差別不大。但會(huì)更加好用

自C++11之后，智能指針共有三個(gè)：shared_ptr、unique_ptr、weak_ptr

1.shared_ptr

看名字就知道，它是可以分享的指針，其使用方法很簡(jiǎn)單：

比如這里有一個(gè)類：

class User {
public:
	User() {
		cout << "這是構(gòu)造函數(shù)" << endl;
	}
	~User()
	{
		cout << "這是析構(gòu)函數(shù)" << endl;
	}

	void TestFun() {
		cout << "這是一個(gè)測(cè)試函數(shù)" << endl;
	}

};

然后使用共享智能指針：

#include<iostream>
using namespace std;
//上面的那個(gè)類可以放在這里
int main() {
	shared_ptr<User> p(new User());
	shared_ptr<User> p1 = p;
	shared_ptr<User> p2 = p;

	p->TestFun(); //調(diào)用函數(shù)的方式和指針一樣
	cout << p.use_count() << endl; //輸出共享個(gè)數(shù)
}

即：通過(guò)模板參數(shù)，傳入要構(gòu)造的指針類型，然后在初始化的時(shí)候，就可以直接new一個(gè)對(duì)象即可

因?yàn)槭枪蚕淼模运€能互相賦值，并可以用函數(shù)use_count返回當(dāng)前共享的個(gè)數(shù)

其使用方法，如調(diào)用類的函數(shù)和屬性之類的，就和普通的指針一樣，用->進(jìn)行調(diào)用即可，但是卻不需要我們?nèi)ビH自清理內(nèi)存了！

看，現(xiàn)在我們并沒(méi)有清理內(nèi)存，但這個(gè)類的析構(gòu)函數(shù)卻被調(diào)用了！這就說(shuō)明內(nèi)存已經(jīng)被正常釋放了

這就是智能指針的好處！

但智能指針寫(xiě)著有點(diǎn)麻煩，每次聲明其類型都有一長(zhǎng)串，所以一般我們會(huì)對(duì)指針進(jìn)行重定義，達(dá)到簡(jiǎn)化的目的：

typedef shared_ptr<User> SPUser;
int main() {
    SPUser p(new User());
    SPUser p1 = p;
    SPUser p2 = p;
    p->TestFun(); //調(diào)用函數(shù)的方式和指針一樣
    cout << p.use_count() << endl; //輸出共享個(gè)數(shù)
}

2.unique_ptr

上面的共享指針的使用方法和普通指針區(qū)別并不大

但有時(shí)候，我們想要某個(gè)對(duì)象同時(shí)只能存在一份，即不允許像共享指針那樣，可以到處隨意賦值給別人

這時(shí)候就可以用unique_ptr，其使用方法如下：

typedef unique_ptr<User> UPUser; //重新定義一個(gè)名稱，便于使用
int main() {
	UPUser p(new User);
	//UPUser p1 = p; //錯(cuò)誤，不能進(jìn)行賦值
	UPUser p2;
	p2.swap(p); //但可以交換，即p2現(xiàn)在保存有變量，但p變?yōu)榱丝罩羔?
	if (p == nullptr) {
		cout << "p為空指針" << endl;
	}
	p2->TestFun(); //正常調(diào)用

	UPUser p3 = move(p2); //也可以用move函數(shù)移動(dòng)
	if (p2 == nullptr) { //此時(shí)p2就是空指針
		cout << "p2為空指針" << endl;
	}
	p3->TestFun(); //p3則保存對(duì)象指針
}

可以看到，它的使用方法其實(shí)和共享指針是差不多的，唯一不同之處就是，它內(nèi)部的指針值，同一時(shí)刻只能存在一份

即，你不能對(duì)它進(jìn)行任何形式的復(fù)制，但是可以移動(dòng)

3.weak_ptr

這個(gè)智能指針用的不太多，因?yàn)樗旧聿](méi)有太多實(shí)際的用途，而是主要作為shared_ptr的一個(gè)輔助類存在

比如有多少指向相同的 shared_ptr 指針、shared_ptr 指針指向的堆內(nèi)存是否已經(jīng)被釋放等等。

其使用方法如下：

typedef shared_ptr<User> SPUser;
typedef weak_ptr<User> WPUser;
int main() {
	
	SPUser p(new User());
	SPUser p1 = p;
	SPUser p2 = p;

	WPUser wp(p);
	cout << wp.use_count() << endl; //查看這個(gè)共享指針使用次數(shù)
	cout << wp.expired() << endl; //判斷這個(gè)指針是否為空，或者內(nèi)存已經(jīng)被釋放

}