c/c++ 智能指针 shared_ptr 使用
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2023-08-21 08:13:29
智能指针 shared_ptr 使用 上一篇 "智能指针是啥玩意" ，介绍了什么是智能指针。 这一篇简单说说如何使用智能指针。 一，智能指针分3类：今天只唠唠shared_ptr shared_ptr unique_ptr weak_ptr 二，下表是shared_ptr和unique_ptr都支持 ......
智能指针 shared_ptr 使用
上一篇，介绍了什么是智能指针。
这一篇简单说说如何使用智能指针。
一，智能指针分3类：今天只唠唠shared_ptr
- shared_ptr
- unique_ptr
- weak_ptr
二，下表是shared_ptr和unique_ptr都支持的操作
| 操作 | 功能描述 |
|---|---|
| shared_ptr<t> sp | 空智能指针，可以指向类型为t的对象 |
| unique_ptr<t> up | 空智能指针，可以指向类型为t的对象 |
| p | 将p用作一个条件判断，如果p指向一个对象，则为true |
| *p | 解引用p，获得它指向的对象 |
| p->mem | 等价于(*p).mem，访问p所指对象的mem成员 |
| p.get() | 返回p中保存的指针。如果指向的对象已经被释放，就是一个危险的指针 |
| swap(p, q)或者p.swap(q) | 交换p和q中的指针 |
上面操作的验证代码
#include <memory>
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
class test{
public:
test(int d = 0):data(d){cout << "cr:" << data << endl;}
~test(){cout << "fr:" << data << endl;}
void fun(){
cout << "test func(" << data << ")" << endl;
}
private:
int data;
};
int main(){
//shared_ptr<test> sp = make_shared<test>();
test* pt = new test();
shared_ptr<test> sp(pt);
if(sp){
cout << "sp指向了对象" << endl;
}
(*sp).fun();
shared_ptr<int> isp;
if(!isp){
cout << "isp没有指向对象" << endl;
}
test* tmp1 = sp.get();
auto sp1 = make_shared<test>(10);
test* tmp2 = sp1.get();
swap(sp, sp1);
tmp1->fun();//0
tmp2->fun();//10
//sp和sp1所指向的对象被交换了
sp.get()->fun();//10
sp1.get()->fun();//0
}
三，下表是shared_ptr独有的操作
| 操作 | 功能描述 |
|---|---|
| make_shared<t>(args) | 返回shared_ptr，指向一个动态分配的类型为t的对象。使用args初始化此对象。 |
| shared_ptr | p是q的拷贝；递增q中的计数器。q中的指针必须能转化成t*。 |
| p = q | p和q都是shared_ptr，所保存的指针必须能相互转换。递减p的引用计数；递增q的引用计数；如果p的引用计数变为0，则释放p管理的对象的内存。 |
| p.unique() | 如果p.use_count()为1，则返回true；否则返回false |
| p.use_count() | 返回与p共享对象的智能指针的数量；性能很低，用于调试。 |
上面操作的验证代码
shared_ptr<test> tsp = make_shared<test>(11);
cout << tsp.use_count() << endl;//1
//tsp1和tsp指向相同的对象，这个对象的计数器加1
shared_ptr<test> tsp1(tsp);
cout << tsp.use_count() << endl;//2
//用tsp1改变了对象的data的值,所以用tsp再访问这个对象，发现对象被改变了
tsp1->setdata(111);
tsp->fun();//111
shared_ptr<test> q(new test(20));
cout << q.use_count() << endl;//1
cout << tsp.use_count() << endl;//2
//如果q不是智能指针,q指向的test(20)这块内存就泄露了
//q是智能指针，所以自动释放了test(20)这块内存
q = tsp;
cout << q.use_count() << endl;//3
cout << tsp.use_count() << endl;//3
if(!q.unique()){
cout << "不是只有一个智能指针指向了某个对象" << endl;
}
四，智能指针作为函数的返回值
shared_ptr<test> hun(int d){
return make_shared<test>(d);
}
void use_hun1(int d){
shared_ptr<test> p = hun(d);
p->fun();
}//p离开作用域后，它指向的内存会被自动释放
shared_ptr<test> use_hun2(int d){
shared_ptr<test> p = hun(d);//计数器为1
return p;//返回p时，计数器递增，为2
}//离开作用域后，计数器递减，为1，因为不为0，所以不会释放
一到四的小例子：
include <memory>
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
class test{
public:
test(int d = 0):data(d){cout << "cr:" << data << endl;}
~test(){cout << "fr:" << data << endl;}
void fun(){
cout << "test func(" << data << ")" << endl;
}
void setdata(int d){
data = d;
}
private:
int data;
};
//test3 智能指针作为函数的返回值
shared_ptr<test> hun(int d){
return make_shared<test>(d);
}
void use_hun1(int d){
shared_ptr<test> p = hun(d);
p->fun();
}//p离开作用域后，它指向的内存会被自动释放
shared_ptr<test> use_hun2(int d){
shared_ptr<test> p = hun(d);//计数器为1
return p;//返回p时，计数器递增，为2
}//离开作用域后，计数器递减，为1，因为不为0，所以不会释放
int main(){
//test1 shared_ptr和unique_ptr都支持的操作
/*
//shared_ptr<test> sp = make_shared<test>();
test* pt = new test();
shared_ptr<test> sp(pt);
if(sp){
cout << "sp指向了对象" << endl;
}
(*sp).fun();
shared_ptr<int> isp;
if(!isp){
cout << "isp没有指向对象" << endl;
}
test* tmp1 = sp.get();
auto sp1 = make_shared<test>(10);
test* tmp2 = sp1.get();
swap(sp, sp1);
tmp1->fun();
tmp2->fun();
sp.get()->fun();
sp1.get()->fun();
*/
//test2 shared_ptr独有的操作
/*
shared_ptr<test> tsp = make_shared<test>(11);
cout << tsp.use_count() << endl;//1
//tsp1和tsp指向相同的对象，这个对象的计数器加1
shared_ptr<test> tsp1(tsp);
cout << tsp.use_count() << endl;//2
//用tsp1改变了对象的data的值,所以用tsp再访问这个对象，发现对象被改变了
tsp1->setdata(111);
tsp->fun();//111
shared_ptr<test> q(new test(20));
cout << q.use_count() << endl;//1
cout << tsp.use_count() << endl;//2
//如果q不是智能指针,q指向的test(20)这块内存就泄露了
//q是智能指针，所以自动释放了test(20)这块内存
q = tsp;
cout << q.use_count() << endl;//3
cout << tsp.use_count() << endl;//3
if(!q.unique()){
cout << "不是只有一个智能指针指向了某个对象" << endl;
}
*/
//test3 智能指针作为函数的返回值
/*
auto ap = use_hun2(22);
ap->fun();
use_hun1(33);
*/
}
五，智能指针的注意事项
把shared_ptr放入容器中时，之后不再需要全部元素，只使用其中一部分的话，要用erase删除那些不再需要使用的shared_ptr。如果不erase那些不再需要使用的shared_ptr，shared_ptr就不会释放它指向的内存。
六，智能指针的小例子，让多个对象共享相同的状态。
- 有个类shared_vector，里面有个shared_ptr，指向了一个vector，类shared_vector的对象a2拷贝a1时，实现a1和a2共享vector。
- 类un_shared_vector没有使用shared_ptr，所以没有共享vector。
include <iostream>
#include <memory>
#include <vector>
#include <string>
using namespace std;
class shared_vector{
public:
typedef vector<string>::size_type size_type;
shared_vector():data(make_shared<vector<string>>()){}
shared_vector(initializer_list<string> il):
data(make_shared<vector<string>>(il)){}
size_type size()const{return data->size();}
bool empty()const{return data->empty();}
//尾部插入，删除元素
void push_back(const string& s){data->push_back(s);}
void pop_back(){data->pop_back();}
//访问元素
string& front(){return data->front();}
string& back(){return data->back();}
private:
shared_ptr<vector<string>> data;
};
class un_shared_vector{
public:
typedef vector<string>::size_type size_type;
un_shared_vector():data(vector<string>()){}
un_shared_vector(initializer_list<string> il):data(il){}
size_type size()const{return data.size();}
bool empty()const{return data.empty();}
//尾部插入，删除元素
void push_back(const string& s){data.push_back(s);}
void pop_back(){data.pop_back();}
//访问元素
string& front(){return data.front();}
string& back(){return data.back();}
private:
vector<string> data;
};
int main(){
shared_vector sv{"aa","bb"};
shared_vector sv1(sv);
//因为sv和sv1共享同一个vector，
//所以通过sv改变vector后，通过sv1也发现了相同的改变
sv.push_back("cc");
cout << sv1.back() << endl;
un_shared_vector usv{"11","22"};
un_shared_vector usv1(usv);
//因为usv和usv1不共享同一个vector，
//所以通过usv改变vector后，usv1里面的vector没有跟着变化
usv.push_back("33");
cout << usv1.back() << endl;
cout << usv.back() << endl;
}