关于智能指针的一些理解

智能指针

智能指针采用RAII思想，用来动态的分配内存，防止内存泄漏。

智能指针的分类：auto_ptr、unique_ptr、shared_ptr、weak_ptr

auto_ptr：当拷贝auto_ptr时，原指针会变为nullptr，引发悬空指针，已弃用

unique_ptr：独占所有权，同一时间只有一个unique_ptr管理一个对象，不支持拷贝，unique_ptr删除了拷贝构造函数和赋值重载函数，使用make_unique创建(c++14及以上)，可以使用move()转移所有权，定制删除器，通过模板参数传入一个可调用对象，在编译时就能确定删除器的类型

//创建unique_ptr
auto ptr=std::make_unique<int>(42);
//所有权转移
//原理: move函数将ptr转换为右值，触发unique_ptr的移动构造/赋值函数，
//进行所有权转移，ptr指向nullptr
std::unique_ptr<int> ptr2=std::move(ptr);//ptr变为nullptr
//定制删除器
void close_file(FILE* fp)
{if(fp) std::fclose(fp);
}
//不能使用std::make_unique创建了
std::unique_ptr<FILE,void(*)(FILE*)> file_ptr(fopen("data.txt","r"),close_file);

shared_ptr：共享所有权，多个shared_ptr指向同一个对象，使用引用计数来管理，当最后一个shared_ptr被销毁时，引用计数为0，对象被释放，引用计数是原子操作，是线程安全的，但是所管理的对象不是线程安全的。缺点，可能出现循环引用，当两个对象互相使用shared_ptr指向对方时，引用计数永远不会为0，对象不会释放，造成内存泄漏。解决办法，将其中一个shared_ptr改为weak_ptr，打破循环。定制删除器，使用构造函数传参，不改变shared_ptr的类型，删除器存储在控制块中，该控制块动态分配，会占用额外内存，在运行时确定删除器的类型

//创建shared_ptr，使用make_shared创建一次性分配足够多的内存，存放对象和控制块，效率更高
auto ptr1=std::make_shared<int>(100);//引用计数为1
//循环引用
class B;//前向声明
class A
{
public:std::shared_ptr<B> b_ptr;
};
class B
{
public:std::shared_ptr<A> a_ptr;
};
​
int main()
{auto a=std::make_shared<A>();//a的引用计数为1auto b=std::make_shared<B>();//b的引用计数为1a->b_ptr=b;//b的引用计数为2b->a_ptr=a;//a的引用计数为2std::cout<<"a的引用计数: "<<a.use_count()<<std::endl;std::cout<<"b的引用计数: "<<b.use_count()<<std::endl;return 0;
}//main函数结束，局部变量a和b析构，但是对象A和B的引用计数不为0，不会销毁
​
//解决办法: 使用weak_ptr打破循环
class B
{
public:std::weak_ptr<A> a_ptr;
};
//定制删除器，使用lambda传参
std::shared_ptr<FILE> shared_file(fopen("data.txt","r"),[](FILE* f){if(f) fclose(f);});
​

weak_ptr：是一种不增加引用计数的智能指针，用于解决shared_ptr的循环引用问题，weak_ptr是弱引用，不能直接访问对象，必须先使用lock()转换为shared_ptr，才能访问，通常使用shared_ptr创建，lock()用来检查对象存在并增加引用计数，expired()用来检查所指向的对象是否还在

//创建weak_ptr
std::shared_ptr ptr1=std::make_shared<int>(20);
std::weak_ptr ptr2=ptr1;
//访问weak_ptr指向的对象
std::shared_ptr ptr3=ptr2.lock();
//判断weak_ptr指向的对象是否存在
if(!ptr1.expired())//对象存在
{//但是此刻，对象可能过期auto ptr4=ptr1.lock();//提升为shared_ptr进行管理
}
//推荐使用lock()
if(auto ptr5=ptr1.lock())
{//...
}