[C++知识库]一、BOOST库学习之智能指针

前言

本次笔记记录如下知识点

1. 智能指针的原理
2. unique_ptr的原理及作用
3. shared_ptr的原理及作用
4. weak_ptr的原理及作用

一、智能指针的原理

• 智能指针的产生：在C++中程序员为了提高程序的效率，对堆内存管理会非常的频繁，为了不造成堆内存泄露，所以使用智能指针可以更好的管理堆内存。
• 智能指针的原理：智能指针是一个类，这个类中会在构造函数中传入一个普通的指针，在析构中释放这个指针。智能指针的类是栈上的对象，智能指针指向堆上开辟的空间，函数结束时，栈上的函数会自动被释放，智能指针指向的内存也会随之消失，防止内存泄漏。

二、unique_ptr的原理及作用

1、unique_ptr的作用

• unique_ptr唯一拥有其所指向的对象，同一时刻，unique_ptr独占所指对象。不能拷贝构造和拷贝赋值，支持转移语义。

2、unique_ptr的实现原理

• unique_ptr本质上是一个类，只是可以像一个指针一样使用，首先释放指针内存这个操作我们可以在析构函数中进行delete的操作，之后可以在类中把拷贝构造函数和拷贝赋值声明为private，这样就不可以对指针指向进行拷贝了，从而实现了独占的方式。

代码实现示例如下

template <class T,class D = default_delete<T>>
class unique_ptr {
public:
	//保存传入的指针
	typedef some_define  pointer;
	typedef T			 element_type;
	//构造函数
	concept		unique_ptr() noexcept;
	explicit	unique_ptr(pointer p) noexcept;
	//析构函数
	~unique_ptr();
	//转移语义赋值
	unique_ptr& operator=(unique_ptr&& u) noexcept;
	//获取原始指针
	pointer     get() const noexcept;
	//释放指针的管理权
	pointer     release() noexcept;
	//禁止拷贝
	unique_ptr(const unique_ptr&)				=	delete;
	unique_ptr&	operator=(const unique_ptr&)	=	delete;
};

3、unique_ptr中的使用

代码示例如下

#include <vector>

class Example
{
public:
	Example(int param = 0)
	{
		number = param;
		cout << "Example: " << number << endl;
	}

	~Example() { cout << "~Example: " << number << endl; }

	void test_print() { cout << "in test print: number = " << number << endl; }

	void set_number(int num) { number = num; }

private:
	int number;
};


int main()
{
	//1、测试unique_ptr中的各种函数
	unique_ptr<Example> ptr(new Example(1));
	ptr.get()->test_print();			//获取指针打印结果
	ptr->set_number(10);				//设置值
	ptr.get()->test_print();			//获取指针打印结果
	Example* p  =  ptr.release();		//释放对象
	ptr.reset(p);						//重置对象
	ptr.get()->test_print();			//获取指针打印结果
	ptr.reset();
	if (ptr)							//调用operator bool 检测内部对象的有效性
	{
		cout << "ptr1 is valid\n";
	}
	cout << "-------------------------------------\n";
	//2、测试unique_ptr作为容器元素
	vector<unique_ptr<Example>> v(7);
	for (int i = 0; i < 7; i++)
	{
		v[i] = unique_ptr<Example>(new Example(50 + i));
	}
	//直接赋值
	v[6]->test_print();
	v[6] = unique_ptr<Example>(new Example(46));
	v[6]->test_print();
	//直接将unique_ptr对象push_back
	v.push_back(unique_ptr<Example>(new Example(66)));
	v[7]->test_print();
	//利用make_unique创建unique_ptr
	v.push_back(make_unique<Example>(77));
	v[8]->test_print();
	return 0;
}

运行结果如下

三、shared_ptr的原理及作用

1、unique_ptr的作用