C++中智能指针最常用的shared_ptr和unique_ptr

2022-11-13 15:11:09 智能指针最常用

shared_ptr

基本用法: 可以通过构造函数, make_shared<T>辅助函数和reset()方法来初始化shared_ptr

1. 初始化方法

    shared_ptr<int> p1(new int(1));
    shared_ptr<int> p2 = p1;
    shared_ptr<int> p3;
    p3.reset(new int(1));
    shared_ptr<int> p4 = make_shared<int>(int(5));

优先使用make_shared来构造, 更加高效

不能用一个原始指针直接赋值智能指针, 以下方式是错误的

shared_ptr<int> p5=new int(1); //error

2.获取智能指针的原始指针: 通过get方法

    shared_ptr<int> ptr = make_shared<int>(int(5));
    int *p=ptr.get();

3.指定删除器:自定义指针销毁方式

void ptr_deleter(const int*p)
{
    delete p;
}
shared_ptr<int> p(new int, ptr_deleter);

第二个参数指定删除器(一个可调用对象, 其中参数为该类型的指针, 如上面为int*)

当shared_ptr引用计数为0时, 调用传入的而不是默认的删除器来释放对象的内存

当用shared_ptr管理动态数组时, 需要指定删除器, 因为shared_ptr默认删除器不支持数组对象

如下使用lambda表达式作为删除器

shared_ptr<int> p(new int[10],[](int*p){delete []p;});

通过default_delete作为删除器, 同时封装一个make_shared_array函数来支持数组

template<typename T>
shared_ptr<T> make_shared_array(int size)
{
    return shared_ptr<T>(new T[size],default_delete<T[]>());
}

(自测)貌似这样也支持数组

shared_ptr<int[]> ptr(new int[10]);

使用shared_ptr注意

(1)不要用一个原始指针初始化多个shared_ptr

    int *ptr = new int;
    shared_ptr<int> p1(ptr);
    shared_ptr<int> p2(ptr);  //错误

(2)不要在函数实参中创建shared_ptr

function(shared_ptr<int>(new int),g());

参数的计算顺序可能没有固定顺序, 若是new int后执行g()抛出异常, 则shared_ptr还没有创建, 则new int内存泄漏了

(3)不要用this指针构造shared_ptr作为返回值

class A
{
public:
    shared_ptr<A> get_self()
    {
        return shared_ptr<A>(this);
    }
    ~A()
    {
        cout << ("destructor") << endl;
    }
};
int main()
{
    shared_ptr<A> p1(new A);
    shared_ptr<A> p2 = p1->get_self();
    return 0;
}

destructor

destructor

以上代码p1和p2相当于同一个new A初始化, 会shared_ptr销毁时, 会重复析构

正确做法:

让该类继承enable_shared_from_this<>, 同时调用shared_from_this()返回

class A :public enable_shared_from_this<A>    //继承
{
public:
    shared_ptr<A> get_self()
    {
        return shared_from_this();            //调用该函数
    }
    ~A()
    {
        cout << ("destructor") << endl;
    }
};
int main()
{
    shared_ptr<A> p1(new A);
    shared_ptr<A> p2 = p1->get_self();
    return 0;
}

destructor

只要用shared_ptr, 调用的成员函数里都不能使用this构造, 否则都会出错

class A
{
public:
    void test()
    {
        shared_ptr<A>(this); //错误
    }
    ~A()
    {
        cout<<(  "destructor"  )<<endl;
    }
};
shared_ptr<A> p(new A);
p->test()

另外, 不要在构造函数里使用shared_from_this

(4)避免循环引用

以下代码会由于循环引用, 引用计数值都为1, 导致两个指针都不会析构

class A;
class B;
class A
{
public:
    shared_ptr<B> b_ptr;
    ~A()
    {
        cout << ("A destructor") << endl;
    }
};
class B
{
public:
    shared_ptr<A> a_ptr;
    ~B()
    {
        cout << ("B destructor") << endl;
    }
};
int main()
{
    shared_ptr<A> a_p(new A);
    shared_ptr<B> b_p(new B);
    a_p->b_ptr=b_p;
    b_p->a_ptr=a_p;
}

//没有输出

unique_ptr

unique_ptr不允许复制, 不允许其他的智能指针共享其内部的指针, 但可以转移

    unique_ptr<int> ptr(new int);
   // unique_ptr<int> ptr2=ptr;    error 不可以赋值
    unique_ptr<int> ptr3=move(ptr); //用move进行转移
    assert(ptr!=nullptr); //转移后ptr为nullptr

自定义make_unique函数且让其支持定长数组

思路

不是数组, 返回unique_ptr<T>

是数组且非定长数组, 返回unique_ptr<T>, 即不应该调用make_unique<T[10]>(10)而是make_unique<T[]>(10)

最后过滤掉该定长数组(函数声明为delete)

// !is_array_v确定不是数组, 返回unique_ptr<T>
template<typename T,typename ...Args>
enable_if_t<!is_array_v<T>,unique_ptr<T>> make_unique_(Args&&...args)
{
    return unique_ptr<T>( new T(forward<Args>(args)...));
}
//定长数组如T[10],  不应该调用make_unique<T[10]>(10);而是make_unique<T[]>(10);
// is_array_v确定是数组且!extent_v<T>确定非定长数组, 返回unique_ptr<T>
template<typename T,typename ...Args>
enable_if_t<is_array_v<T>&&!extent_v<T>,unique_ptr<T>> make_unique_(size_t size)
{
    using U=remove_extent_t<T>;
    return unique_ptr<T>( new U[size]);
}
//否之过滤掉该定长数组
template<typename T,typename ...Args>
enable_if_t<extent_v<T>,void> make_unique_(Args&&...)=delete;

    unique_ptr<int> ptr= make_unique_<int>(10);
    unique_ptr<int[]> ptr1= make_unique_<int[]>(10);

不过unique_ptr本身也支持数组, shared_ptr自测也支持, 如下

    unique_ptr<A[]> ptr1(new A[10]);
    shared_ptr<A[]> ptr2(new A[10]);

unique_ptr也支持删除器, 但和shared_ptr有区别, 要指定删除器类型

    shared_ptr<A> p1(new A[10],[](A*p){delete []p;});
   // unique_ptr<A> p2(new A[10],[](A*p){delete []p;}); 错误
    unique_ptr<A,void(*)(A*)> p2(new A[10],[](A*p){delete []p;}); //正确

如果希望lambda删除器捕获变量, 则需要用function包装

    unique_ptr<A,void(*)(A*)> p1(new A[10],[&](A*p){delete []p;});       //错误
    unique_ptr<A,function<void(A*)>> p2(new A[10],[&](A*p){delete []p;}); //正确

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