C++智能指针及其在C++11标准中的演变

痛定思痛。 2022-08-13 12:42 131阅读 0赞

介绍C++智能指针的相关情况，依次对以下几个内容进行介绍：

C++ Primier 第四版中文版第419页介绍的智能指针；

第591页介绍的、C++98提供的auto\_ptr；

C++11中提供的智能指针。

c++11已经摒弃了auto\_ptr。若编译器不支持C++11的unique\_ptr和shared\_ptr，那么auto\_ptr仍是唯一的选择。c++ Primier Plus 第六版中文版对这几个智能模板有详细介绍，见该书第668页。

**unique\_ptr为何优于auto\_ptr？**

来自[cplusplus][]：

[unique\_ptr][unique_ptr] is a new facility with a similar functionality, but with improved security (no fake copy assignments), added features (*deleters*) and support for arrays. See [ unique\_ptr][unique_ptr] for additional information.

考虑：

auto_ptr<string> p1(new string("auto");
    auto_ptr<string> p2;
    p2  = p1;

在第三行，p2接管string对象的所有权后，p1所有权将被剥夺。这是件好事：可以防止p1和p2的析构函数试图删除同一对象；但是如果程序随后试图使用p1将是坏事，因为p1不再指向有效数据。

而将上面代码使用unique\_ptr，语句三将是非法的，编译错误。这就避免了p1不再指向有效数据的问题。因此unique\_ptr比auto\_ptr更安全（编译阶段错误比潜在的程序崩溃更安全）。

**如何选智能指针**

如果程序要使用多个指向同一对象的指针，应选择shared\_ptr，这样的情况包括：一个指针数组，并使用一些辅助指针来标识特定的元素，如最大的元素和最小的元素；两个对象包含都指向第三个对象的指针；STL容器包含指针。很多STL算法都支持复制和赋值操作，这些操作可用于shared\_ptr，但是不能用于unique\_ptr（编译会发出警告）和auto\_ptr（行为不确定）。

如果程序不需要多个指向同一对象的指针，那么可使用unique\_ptr。

**C++ Primier 第四版中文版第419页介绍的智能指针**

在看C++ Primier时，这里的内容没太懂：

智能指针(smart pointer)是存储指向动态分配（堆）对象指针的类，用于生存期控制，能够确保自动正确的销毁动态分配的对象，防止内存泄露。它的一种通用实现技术是使用引用计数(reference count)。智能指针类将一个计数器与类指向的对象相关联，引用计数跟踪该类有多少个对象共享同一指针。每次创建类的新对象时，初始化指针并将引用计数置为1；当对象作为另一对象的副本而创建时，拷贝构造函数拷贝指针并增加与之相应的引用计数；对一个对象进行赋值时，赋值操作符减少左操作数所指对象的引用计数（如果引用计数为减至0，则删除对象），并增加右操作数所指对象的引用计数；调用析构函数时，构造函数减少引用计数（如果引用计数减至0，则删除基础对象）。  
智能指针就是模拟指针动作的类。所有的智能指针都会重载 -> 和 \* 操作符。智能指针还有许多其他功能，比较有用的是自动销毁。这主要是利用栈对象的有限作用域以及临时对象（有限作用域实现）析构函数释放内存。当然，智能指针还不止这些，还包括复制时可以修改源对象等。智能指针根据需求不同，设计也不同（写时复制，赋值即释放对象拥有权限、引用计数等，控制权转移等）。auto\_ptr 即是一种常见的智能指针。  
智能指针通常用类模板实现：