目录什么是RAIIRAII原理c98-auto_ptr简单实现缺陷c11-unique_ptr简单实现缺陷c11-shared_ptr简单实现缺陷-shared_ptr的循环引用解决缺陷-weak_ptr什么是RAIIRAIIResource Acquisition Is Initialization是一种利用对象生命周期来控制程序资源的简单技术。在对象构造时获取资源在对象生命周期内我们始终可以通过对象来访问这个资源最后在对象析构的时候释资源。借此我们实际上把管理一份资源的责任托管给了一个对象。RAII原理智能指针就是一个类。智能指针的成员变量包括一个指向动态资源的指针因此智能指针可以对动态资源做管理。智能指针的构造函数的参数就是指向动态资源的指针这样我们在定义一个智能指针的同时就可以把要管理的资源交给智能指针。智能指针的析构函数中编写了释放其管理的动态资源的代码deletefree这样在智能指针生命周期结束调用析构函数时就能把动态资源一并释放。如果要通过访问这智能指针个动态空间我们只需要在类里面重载*-等运算符即可。c98-auto_ptr简单实现namespace bit { templateclass T class auto_ptr { public: auto_ptr(T* ptr) :_ptr(ptr) {} auto_ptr(auto_ptrT sp) :_ptr(sp._ptr) { // 管理权转移 sp._ptr nullptr; } auto_ptrT operator(auto_ptrT ap) { // 检测是否为自己给自己赋值 if (this ! ap) { // 释放当前对象中资源 if (_ptr) delete _ptr; // 转移ap中资源到当前对象中 _ptr ap._ptr; ap._ptr NULL; } return *this; } ~auto_ptr() { if (_ptr) { cout delete: _ptr endl; delete _ptr; } } // 像指针一样访问动态资源 T operator*() { return *_ptr; } T* operator-() { return _ptr; } private: T* _ptr; }; } int main() { bit::auto_ptrint p(new int); *p 5; cout *p endl; }缺陷从auto_ptr的实现中就可以看出来当我们使用一个智能指针构造另一个智能指针或者两个智能指针之间赋值的时候实际上是资源管理权的转移一方得到资源另一方的指向资源的指针就得置为空。也就是说多个auto_ptr无法管理同一个资源。有读者可能会想在赋值或者拷贝构造后不要把原来管理这个资源的智能指针中指向该资源的指针值为空那样不就可以让多个智能指针管理同一个资源了吗实际上这样会导致同一份资源析构两次。可以看出auto_ptr是不成熟的但是如果在库里删除它会让一些已存在的使用了它程序无法运行。为了避免类似auto_ptr这种尴尬的情况后续委员会成员先在boost库c扩展库写功能如果好用的话才纳入c标准库。boos库中就有新的好用的智能指针scoped_ptr和shared_ptr和weak_ptr等他们在c11中被纳入标准库。在标准库中unique_ptr对应的是boost库中的scoped_ptr。c11-unique_ptr简单实现templateclass T class unique_ptr { public: unique_ptr(T* ptr) :_ptr(ptr) {} ~unique_ptr() { if (_ptr) { cout delete: _ptr endl; delete _ptr; } } // 像指针一样使用 T operator*() { return *_ptr; } T* operator-() { return _ptr; } unique_ptr(const unique_ptrT sp) delete; unique_ptrT operator(const unique_ptrT sp) delete; private: T* _ptr; };缺陷unique_ptr相对于auto_ptr来说比较安全因为auto_ptr可能发生“智能指针的管理权被转移后依旧使用该智能指针访问资源从而导致野指针”的问题而unique_ptr直接禁止了拷贝。但是缺点显而易见依旧不能多个智能指针管理同一份资源且适用面比auto_ptr还窄因为它无法拷贝。c11-shared_ptr简单实现这是类模版的头T表示shared_ptr可以管理任意类型的资源这是shared_ptr的成员_ptr指向动态资源的指针。_count是指向一个计数器。管理同一个资源的智能指针中这个指针指向的计数器相同。这个计数器是动态开辟的在资源释放的时候将他也释放。_delete是删除器。智能指针指向的资源不光是一个动态开辟的变量用delete释放也有可能是FILE类型用fclose释放还有可能是动态数组类型用delete[]释放总之释放资源的方式是不同的但我们写的模版要尽可能泛化所以我们在用智能指针管理资源的时候需要传入一个可调用对象删除器通过传入并调用不同的删除器实现不同资源的正确释放。至于为什么用包装器functionvoid(T*)我们稍后再说。这是shared_ptr的构造函数一旦调用构造函数说明这是第一个管理该资源的智能指针所以在构造函数中需要给_count开辟空间俗称“第一个进入房间的人开灯”。删除器类型有很多种lambda表达式仿函数函数我们用哪种类型储存这个删除器可调用对象呢这时候就需要包装器了它可以包装任何可调用对象且只需要返回值和参数类型参数类型就是指向资源的指针T*返回值类型就是void。因此我们使用包装器来存储删除器。这是析构函数。智能指针析构时要先让计数器--然后判断是否需要释放资源也就是count是否为0即是否这是最后一个管理这个资源的智能指针。是的话就调用release释放资源不是的话就只让计数器--就可以了。俗称“最后一个离开房间的人关灯”而我把销毁逻辑封装在release函数里。这是shared_ptr的关键拷贝构造和赋值拷贝。一但拷贝构造或者赋值说明多了一个智能指针管理相同的资源所以_count。对于赋值先得把该智能指针原来管理的资源清理复用 release然后接收新的资源。通过运算符重载可以用访问指针的方式访问被管理的资源。这个是比较好用的一种智能指针。它通过引用计数的方式解决拷贝问题。原理对于管理同一份资源的智能指针不在采用管理权转移的方式让他们都有管理权这样会导致析构两次所以我们再让这些智能指针管理同一个计数器每多一个智能指针管理这个资源计数器加1每析构一个智能指针计数器减1。如果计数器成为0说明这个智能指针是唯一的管理者此时如果它析构我们就把资源也释放了。这种方式防止了析构多次以及同一份资源不能被多个智能指针管理的缺陷俗称“最后一个离开房间的人关灯”缺陷-shared_ptr的循环引用这是一个典型例子下面是分析这是shared_ptr的缺陷一句话清晰的概括循环引用的成因两个或者多个对象内都存在着管理对方的智能指针shared_ptr最终导致要想释放A先释放B要想释放B先释放A的死循环。解决缺陷-weak_ptrweak_ptr的简单实现如下把节点改成这样weak_ptr能解决这个问题的本质原因就是两个或者多个对象内部不再存在管理对方的智能指针(shared_ptr)。下面是精髓理解为了防止内存泄漏所有节点都使用shared_ptr管理起来但是为了不产生循环引用我们不能再每个节点内部用shared_ptr管理对方因此有一种明显的想法就是让节点内部的变量变成普通指针类型但是一旦这样做了想要让两个节点连接起来就不行了因为一个是普通指针类型一个是智能指针类型不能互相转换。我们想到的解决方法就是新建一种自定义类型shared_ptr可以转换成它而它不会限制其他对象的生命周期所以weak_ptr诞生了。这样来说节点可以连接起来而且所有的节点的生命周期也是自动管理的。weak_ptr的使用注意weak_ptr不像shared_ptr会影响资源的生命周期所以使用它访问资源的时候一定要先判断资源是否已经销毁。实际上shared_ptr中存放一个控制块内部包含一个强引用计数器决定资源的销毁与否和一个弱引用计数器决定控制块的销毁与否强引用计数器归0资源就被销毁但控制块不被销毁弱引用计数器归0控制块就被销毁weak_ptr会增加弱引用计数所以只要weak_ptr没被销毁控制块不销毁weak_ptr就可以访问其来查看资源是否已经被销毁
