shared_ptr的使用和陷阱

程序员文章站 2024-02-29 09:41:16

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shared_ptr的使用

分配内存

make_shared

//make_shared<int>分配一块int类型大小的内存，并值初始化为100
//返回值是shared_ptr类型，因此可以直接赋值给sp
shared_ptr<int> sp = make_shared<int>(100);

new

接受指针参数的只能指针构造函数是explicit的，因此，我们不能将一个内置指针隐式转化为一个只能指针，必须使用直接初始化形式
```
//错误！ 不会进行隐式转换，类型不符合
shared_ptr<int> sp1 = new int(100);
//正确，直接初始化调用构造函数
shared_ptr<int> sp2(new int(100000));
```

shared_ptr的操作

分配好了内存空间，我们就可以使用shared_ptr定义的操作了

p.get()
返回p保存的指针
swap(p,q)
交换p、q中保存的指针
shared_ptr<T> p(q)
p是q的拷贝，它们指向同一块内存，互相关联
p = q
用q为p赋值，之后p、q指向同一块内存，q引用计数+1，p（原来内存空间的）引用计数-1
p.use_count()
返回与p共享对象的智能指针数量
shared_ptr<T> p(q,d)
q是一个可以转换为T*的指针，d是一个可调用对象（作为删除器），p接管q所指对象的所有权，用删除器d代替delete释放内存
p.reset()
将p重置为空指针
p.reset(p)
将p重置为p（的值）
p.reset(p,d)
将p重置为p（的值）并使用d作为删除器

shared_ptr 关联与独立

多个共享指针指向同一个空间，它们的关系可能是关联（我们所期望的正常关系）或是独立的（一种错误状态）

    shared_ptr<int> sp1(new int(10));
    shared_ptr<int> sp2(sp1), sp3;
    sp3 = sp1;
    //一个典型的错误用法
    shared_ptr<int> sp4(sp1.get()); 
    cout << sp1.use_count() << " " << sp2.use_count() << " " 
    << sp3.use_count() << " " << sp4.use_count() << endl;
    //输出 3 3 3 1

sp1,sp2,sp3是相互关联的共享指针，共同控制所指内存的生存期，sp4虽然指向同样的内存，却是与sp1,sp2,sp3独立的，sp4按自己的引用计数来关联内存的释放。

只有用一个shared_ptr为另一个shared_ptr赋值时，才将这连个共享指针关联起来，直接使用地址值会导致各个shared_ptr独立。

向shared_ptr传递删除器

有时候我们需要用智能指针管理非new的对象，或者是没有析构函数的类，由于shared_ptr默认使用delete来释放内存并执行析构函数，对于以上的两种情况是不适用的，所以我们要传递特别的删除器

删除器必须接受单个类型为 T* 的参数

//没有析构函数的类
struct MyStruct
{
    int *p;
    MyStruct():p(new int(10)) { }   //构造函数中申请了一块内存
                                    //用裸指针管理，不用时需要手动释放
};

void main()
{
    //st是局部的对象，存放在栈区
    //并非由new申请，不可用delete释放内存
    MyStruct st;
        //一个作用域
        {
            shared_ptr<MyStruct> sp(&st, [](MyStruct *ptr) {
                delete(ptr->p);
                ptr->p = nullptr;
                cout << "destructed." << endl;
            });
        }
        // 离开作用域，调用传递的删除器释放sp所指的内存空间
}

对于以上这个例子，首先不可以用delete来释放局部对象，然后MyStruct也没有析构函数来释放申请的空间，所以向管理它的shared_ptr传递一个删除器来做这两件事。

shared_ptr的陷阱

不要写出独立的shared_ptr

关于独立的shared_ptr的意思及危害上面已经说出，遵守下面几点来避免这个错误

不要与裸指针混用

//错误场景1
int *x(new int(10));
shared_ptr<int> sp1(x);
shared_ptr<int> sp2(x);
//虽然sp1、sp2都指向x所指的内存，但他们是独立的，
//会在其他shared_ptr还在使用内存的情况下就释放掉内存
//失去了设计共享指针的意义
//同时，使用裸指针x本身也是很危险的，x随时可能变成空悬指针而无从知晓

//错误场景2
//函数接受一个共享指针参数
void func(shared_ptr<int> sp);

int *x(new int(10));
//创建了一个指向x指针所指内存的共享指针，引用计数为1，是引用这块内存的唯一共享指针
func(shared_ptr<int> (x));
//离开函数即离开共享指针的作用域，这块内存即被删除

不要用p.get()的返回值为shared_ptr赋值

shared_ptr<int> sp1(new int(10));
//sp2与sp1独立
shared_ptr<int> sp2(sp1.get()),sp3;
//sp3与sp1独立
sp.reset(sp1.get());

谨慎使用p.get()的返回值

p.get()的返回值就相当于一个裸指针的值，不合适的使用这个值，上述陷阱的所有错误都有可能发生，遵守以下几个约定

不要保存p.get()的返回值
无论是保存为裸指针还是shared_ptr都是错误的
保存为裸指针不知什么时候就会变成空悬指针
保存为shared_ptr则产生了独立指针
不要delete p.get()的返回值
会导致对一块内存delete两次的错误

记得向shared_ptr传递删除器

如果用shared_ptr管理非new对象或是没有析构函数的类时，应当为其传递合适的删除器

避免形成指针循环引用

循环引用

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