C/C++中智能指针的用法详解

C++智能指针使用 C++智能指针 2023-01-04 12:01:03 665人浏览安东尼

摘要

目录前言一、什么是智能指针二、使用方法1.shared_ptr2.unique_ptr3.weak_ptr前言本章主要介绍一些C/C++中智能指针的实现原理以及如何使用一、什么是

前言

本章主要介绍一些C/C++中智能指针的实现原理以及如何使用

一、什么是智能指针

C/c++中，指针是一个非常重要的概念，其强大但也麻烦

麻烦之处就在于一旦你申请了内存，那就必须要手动去释放内容，否则就会造成内存泄漏

当然了，在代码量少的情况下你可能会不以为意，因为这点内存即使泄露了也根本看不出来，而且一旦程序执行结束，所有内存都会被系统释放

但如果一旦写比较大点的项目，内存管理就显得很重要了，比如QQ，微信等等，一般都是一直挂着的

如果挂几个小时就把电脑内存耗干净了，瞬间电脑变卡，谁还用啊

所以智能指针的作用就是防止我们麻痹大意忘记释放内存，帮助我们管理内存的

当然也有多次释放一个指针，导致程序崩溃的问题也能就此解决

二、使用方法

虽然智能指针听着很高级，但使用起来并不算复杂，熟悉之后，其实和普通指针差别不大。但会更加好用

自C++11之后，智能指针共有三个：shared_ptr、unique_ptr、weak_ptr

1.shared_ptr

看名字就知道，它是可以分享的指针，其使用方法很简单：

比如这里有一个类：

class User {
public:
	User() {
		cout << "这是构造函数" << endl;
	}
	~User()
	{
		cout << "这是析构函数" << endl;
	}

	void TestFun() {
		cout << "这是一个测试函数" << endl;
	}

};

然后使用共享智能指针：

#include<iOStream>
using namespace std;
//上面的那个类可以放在这里
int main() {
	shared_ptr<User> p(new User());
	shared_ptr<User> p1 = p;
	shared_ptr<User> p2 = p;

	p->TestFun(); //调用函数的方式和指针一样
	cout << p.use_count() << endl; //输出共享个数
}

即：通过模板参数，传入要构造的指针类型，然后在初始化的时候，就可以直接new一个对象即可

因为是共享的，所以它还能互相赋值，并可以用函数use_count返回当前共享的个数

其使用方法，如调用类的函数和属性之类的，就和普通的指针一样，用->进行调用即可，但是却不需要我们去亲自清理内存了！

看，现在我们并没有清理内存，但这个类的析构函数却被调用了！这就说明内存已经被正常释放了

这就是智能指针的好处！

但智能指针写着有点麻烦，每次声明其类型都有一长串，所以一般我们会对指针进行重定义，达到简化的目的：

typedef shared_ptr<User> SPUser;
int main() {
    SPUser p(new User());
    SPUser p1 = p;
    SPUser p2 = p;
    p->TestFun(); //调用函数的方式和指针一样
    cout << p.use_count() << endl; //输出共享个数
}

2.unique_ptr

上面的共享指针的使用方法和普通指针区别并不大

但有时候，我们想要某个对象同时只能存在一份，即不允许像共享指针那样，可以到处随意赋值给别人

这时候就可以用unique_ptr，其使用方法如下：

typedef unique_ptr<User> UPUser; //重新定义一个名称，便于使用
int main() {
	UPUser p(new User);
	//UPUser p1 = p; //错误，不能进行赋值
	UPUser p2;
	p2.swap(p); //但可以交换，即p2现在保存有变量，但p变为了空指针
	if (p == nullptr) {
		cout << "p为空指针" << endl;
	}
	p2->TestFun(); //正常调用

	UPUser p3 = move(p2); //也可以用move函数移动
	if (p2 == nullptr) { //此时p2就是空指针
		cout << "p2为空指针" << endl;
	}
	p3->TestFun(); //p3则保存对象指针
}

可以看到，它的使用方法其实和共享指针是差不多的，唯一不同之处就是，它内部的指针值，同一时刻只能存在一份

即，你不能对它进行任何形式的复制，但是可以移动

3.weak_ptr

这个智能指针用的不太多，因为它本身并没有太多实际的用途，而是主要作为shared_ptr的一个辅助类存在

比如有多少指向相同的 shared_ptr 指针、shared_ptr 指针指向的堆内存是否已经被释放等等。

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; //查看这个共享指针使用次数
	cout << wp.expired() << endl; //判断这个指针是否为空，或者内存已经被释放

}