一、CPP11最常用的智能指针shared_ptr

学习参考：https://zh.cppreference.com/w/cpp/memory/shared_ptr

1、shared_ptr的设计思路

(1)auto_ptr和unique_ptr是独占式智能指针，即任何时候智能指针和对象是1对1绑定的，不能2对1

(2)shared_ptr是基于引用计数式的设计，因此可以多个智能指针绑定1个对象（普通指针就是这样的，可以多个指针指向一个对象），这会带来很多方便

(3)shared_ptr在基础的定义和使用方式上，与前2个很类似，所以很容易学会使用

2、shared_ptr的基本使用

在这里插入图片描述
(1)智能指针的创建，一般有2种方式：使用构造函数、使用std::make_shared方法

(2)代码实战：shared_ptr与单个对象的绑定和使用，测试智能指针的多种常见用途

#include <iostream>
#include <memory>

using namespace std;

struct Foo
{
    Foo(){cout << "Foo()" << endl;};
    ~Foo(){cout << "~Foo()" << endl;};
};

struct D
{
    void operator()(Foo* p) const
    {
        cout << "Call  delete from function object..." << endl;
        delete p;
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    {
        cout << "constructor with no managed object" << endl;
        shared_ptr<Foo> sh1;
    }

    {
        cout << "constructor with object" << endl;
        shared_ptr<Foo> sh2(new Foo);
        shared_ptr<Foo> sh3(sh2);
        cout << sh2.use_count() << endl;
        cout << sh3.use_count() << endl;
    }

    {
        cout << "constructor with object and deleter" << endl;
        shared_ptr<Foo> sh4(new Foo, D());
        shared_ptr<Foo> sh5(new Foo,[](auto p){cout << "Call delete from lamba" << endl; delete p;});
    }

    return 0;
}

二、shared_ptr的引用计数详解

1、引用计数的获取和检测

(1)use_count
(2)unique
(3)operator bool
(4)reset
在这里插入图片描述

#include <iostream>
#include <memory>
#include <type_traits>

using namespace std;

class C
{
public:
    C(){};
    C(int i):i(i){};
    int i;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    auto sp = make_shared<C>();
    static_assert(is_same<decltype(sp), shared_ptr<C>>::value, "false");//静态断言，编译时起作用
    cout << sp.unique() << endl;
    cout << sp.use_count() << endl;

    return 0;
}

2、引用计数实现智能指针的总结

(1)基本原理仍然是释放智能指针对象时，调用其Deleter，再调用被绑定对象的析构来释放

(2)auto_ptr和unique_ptr都被实现为独占式，所以在=时必然发生占有权转移

(3)shared_ptr增加引用计数，好处是可以让多个智能指针对象，同时绑定一个被管理对象，本质上其实是避免了被管理对象被多次自动释放带来的错误，所以比unique_ptr更好用

3、shared_ptr的其他细节

(1)static_pointer_cast(静态类型强制转换)/dynamic_pointer_cast(动态强制类型转换)

参考学习：https://zh.cppreference.com/w/cpp/memory/shared_ptr/pointer_cast

(2)特化的原子操作（期望对复杂的结构进行无锁操作，而不用担心GC (垃圾回收机制)/内存泄漏）

#include <iostream>
#include <memory>
 
struct BaseClass {};
 
struct DerivedClass : BaseClass
{
    void f() const
    {
        std::cout << "Hello World!\n";
    }
    ~DerivedClass(){ // 注意：它不是虚的
        std::cout << "~DerivedClass\n";
    }
};
 
int main()
{
    std::shared_ptr<BaseClass> ptr_to_base(std::make_shared<DerivedClass>());
 
    // ptr_to_base->f(); // 错误不会编译： BaseClass 无名为 'f' 的成员
 
    std::static_pointer_cast<DerivedClass>(ptr_to_base)->f(); // OK
    // （构造临时 shared_ptr ，然后调用 operator-> ）
 
    static_cast<DerivedClass*>(ptr_to_base.get())->f(); // 亦 OK
    // （直接转型，不构造临时 shared_ptr ）
}

输出：
Hello World!
Hello World!
~DerivedClass