【C++动态指针之shared_ptr】

C++ 11引入了智能指针shared_ptr, unique_ptr 以及weak_ptr，三种智能指针都定义在memory头文件中。

本文将主要介绍shared_ptr的使用。

1.Shared_ptr类：

Shard_ptr:类似于vector，智能指针也是模板，所以在创建智能指针的时候，比如要置顶指向的类型。

shared_ptr<string> p1;     //shared_ptr可以指向string
shared_ptr<list<int>> p2;  //shared_ptr可以指向int的list

操作	含义
shared_ptr sp	空智能指针，可以指向类型为T的对象
p->mem	等价于（*p).mem
p.get()	返回P中保存的指针，要小心使用，若智能指针释放了其对象，返回的指针所指向的对象也就消失了
swap(p, q) p.swap(q)	交换p 和 q的指针
make_shared(args)	返回一个shared_ptr, 指向动态分配的类型T的对象，使用args初始化对象
shared_ptr p(q)	p是shared_ptr q的拷贝，此操作会递增q中的计数器。q中的指针必须转换尾T*
p=q	p和q都是shared_ptr，所保存的指针必须能相互转换，此操作会递减p的引用计数，递增q的引用计数，若p的引用计数变为0，则将其管理的内存释放
p.unique()	若p.use_count() 为1，返回true，否则换回false
p.use_count()	返回与p共享对象的智能指针的数量；可能很慢，主要用于调试。

2.使用方法

最安全的分配使用动态内存的方法就是调用make_shared函数。
示例：

sharedptr<int> p3 = make_shared<int> (40);             //指向一个值为40的int的shared_ptr
shared_ptr<string> p4 = make_shared<string>(10, '9')   //指向一个职位"999999999"的string
shared_ptr<int> p5 = make_shared<int>();               //指向一个int（int已经初始化为0）

auto p = make_shared<int> (40);                        //指向一个值为40的对象，并且只有p一个引用者
auto q(p);                                             //p与q指向相同的对象，此对象有两个引用者

3.shared_ptr优势及原因：

3.1优势：

我们使用sharedptr的主要原因就是shared_ptr可以自动销毁所管理的对象或者释放相关联的内存。

3.2原因：

程序不知道自己需要使用多少对象：
程序不知道所需对象的准确类型
程序需要在多个对象之间共享数据

4.shared_ ptr 和 new 结合使用

如果我们不初始化一个智能指针，它就会被初始化为一个空指针。如下，我们还可以用new返回的指针来初始化智能指针:

shared_ptr<double> pl;             // shared_ptr 指向一个double的空指针
shared_ptr<int> p2 (new int(42));  // p2指向一个值为42的int

接受指针参数的智能指针构造函数是explicit的。因此，我们不能将一个内置指针隐式转换为一个智能指针，必须使用直接初始化形式来初始化一个智能指针。同时由于我们不能使用内置指针到智能指针的隐式转换，一个返回shared_ptr 的函数不能在其返回语句中隐式转换一个普通指针:

shared_ptr<int> p1 = new int(1024);     // 错误:必须使用直接初始化形式
shared_ptr<int> p2 (new int (1024));     //正确:使用了直接初始化形式


shared_ ptr<int> clone (int p) {
    //正确:显式地用int*创建shared_ ptr<int> 
    return shared_ptr<int> (new int(p) ) ;  //错误
    
}

操作	含义
shared_ptr p(q)	p管理内置指针指向的对象；q必须指向new 分配的内存，且能够转化成为T*类型
shared_ptr p(u)	p从unique_ptr u那里接管对象的所有权；将u置为空
shared_ptr p(q, d)	p接管了内置指针q所指向的对象所有权。q必须能转换为T*类型。p将使用可调用的对象d来代替delete
shared_ptr p(p2, d)	p是shared_ptr p2的拷贝，唯一的区别是p将用可调用对象d来代替delete
p.reset() p.reset(q)p.reset(q.d)	若p是唯一指向其对象的shared_ptr，reset会释放次对象。若传递了可选参数内置指针q，会令p指向q，否则会将p置为空。若还传递了参数d, 将会调用d而不是delete来释放q

reset 使用示例：

#include <memory>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>

class obj
{
    private:
        int _num;
    public:
        obj(int num):_num(num) {
            std::cout << "obj is constructed and num : " << num << std::endl;
        }
        ~obj() {
            std::cout << "obj is deleted and num " <<  _num << std::endl;
        }
};

int main()
{
    std::shared_ptr<obj> shared_ptr1(new obj(99));
    shared_ptr1.reset();    //会使用~obj()函数进行删除

    std::shared_ptr<obj> shared_ptr2(new obj(88));
    shared_ptr2.reset(new obj(33), [](obj* p1){ std::cout<<"in reset"  << " addr " <<  (long)p1  <<std::endl;  delete p1; });
    return 0;
}

输出结果：
obj is constructed and num : 99
obj is deleted and num 99
obj is constructed and num : 88
obj is constructed and num : 33
obj is deleted and num 88
in reset addr 140550200121472
obj is deleted and num 33

5.总结

智能指针确实在动态内存管理上给了程序源一定的方便，但是并不是有了shared_ptr就没有内存泄露的问题，内存泄露依然可能存在。另外并不是越多使用shared_ptr越好，任何可见的方便都是以内在的效率为代价。