类-unique_ptr实现原理

1.管理内存的原理

C++新标准库中采两个智能指针类型来管理动态对象，share_ptr允许多个指针指向同一个对象；
unique_ptr则“独占”所指对象。
对于unique_ptr<T>我们可以按如下方式使用去管理堆内存，相比于new,省去使用delete去释放内存的麻烦。

void use_factory(T arg)
{
	unique_ptr_ptr<Foo> p = factory(arg);
	Foo *ptr = new Foo(arg);
	
	//使用P
}//p离开了作用域，但它指向的内存会被释放掉
 //ptr申请的内存没有被释放，造成了内存泄漏

我们知道指针或引用在离开作用域时是不会进行析构的，但类在离开作用域时会自动执行析构函数（unique_ptr
本质是类，只是可以像指针一样使用），因此，我们可以通过析构函数调用delete去销毁资源。
那unique_ptr如何实现“独占”所指对象，因为unique_ptr本质是类，因此可将copy constructor和copy assignment声明为delete即可（获取将其变为private属性且不去实现它也行）;
同时我们需要实现移动构造和移动赋值，以供某些特定场合使用。

2.unique_ptr的实现

示例中定义了一个HasPtr类去管理一个string对象，其类的定义如下，为了方便调试，每个类
均有打印信息。由于存在移动函数，其他函数在使用资源前，应答进行合法判断，保证函数正确执行
①类定义

#include <string>
#include <iostream>
using std::string;
using std::cout;
using std::endl;
using std::ostream;
 
/* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */
class HasPtr{
	friend ostream& operator<<(ostream&, const HasPtr&);
public:
	//构造函数 
	HasPtr(const string &s = string()):ps(new string(s))
		{cout<< "HasPtr(const string &s = string())"<<endl;}	
	
	HasPtr(HasPtr&& rhs) noexcept :ps(rhs.ps)
		{rhs.ps = nullptr; cout<< "HasPtr(HasPtr&&)"<<endl;}
		
	//拷贝构造函数   
	HasPtr& operator=(HasPtr &&p) noexcept;
	
	HasPtr(const HasPtr&) = delete;			//拷贝构造与赋值不能使用 
	HasPtr& operator=(const HasPtr&) = delete;
	
	//虚构函数 
	~HasPtr();
private:	
	string *ps;
};

②.删除拷贝构造和拷贝赋值函数

HasPtr(const HasPtr&) = delete;			//拷贝构造与赋值不能使用 
HasPtr& operator=(const HasPtr&) = delete;

③移动赋值实现
先销毁左测资源，再移动右值资源给左值，最后清空右侧资源

inline
HasPtr& HasPtr::operator=(HasPtr &&rhs) noexcept
{
	cout<< "HasPtr& operator=(HasPtr &&rhs)";
	if(this != &rhs)
	{
		if(ps)
		{
			cout<< " delete:"<< *ps;
			delete ps;
		}
			
		ps    = rhs.ps;
		rhs.ps = nullptr;
	}
	cout<<endl;
	return *this;
}

③.析构的实现

inline
HasPtr::~HasPtr()
{
	cout<< "~HasPtr()";
	if(ps) 
	{
		cout<< " delete:"<< *ps;
		delete ps;
	}
	cout<<endl;
	
}

④.打印函数

inline
ostream& operator<<(ostream& os, const HasPtr& ptr)
{
	if(ptr.ps) 
		os << *ptr.ps; 
	else
		os << "empty class!!";
	return os; 
}

⑤.调试程序 

int main(int argc, char** argv) {
	cout<< "1.构造函数"<< endl;
	HasPtr ptr1("first!");		//打印：HasPtr(const string &s = string())
	HasPtr ptr2("second!");		//打印：HasPtr(const string &s = string())
	cout<<endl;
	
	cout<< "2.移动赋值"<< endl;
	//ptr1 = ptr2;    		//错误:ptr1是左值 
	ptr1 = std::move(ptr2);		//打印：HasPtr& operator=(HasPtr &&rhs) delete:first!
	cout << "ptr1:" << ptr1 << endl; //打印：ptr1:second!
	cout << "ptr2:" << ptr2 << endl; //打印：ptr2:empty class!!
	cout<<endl;
	
	cout<< "3.移动构造"<< endl;
	HasPtr ptr3(std::move(ptr1)); //打印：HasPtr(HasPtr&&)
	cout << "ptr1:" << ptr1 << endl; //打印：ptr1:empty class!!
	cout << "ptr2:" << ptr2 << endl; //打印：ptr1:empty class!!
	cout << "ptr3:" << ptr3 << endl; //打印：ptr3:second!
	cout<<endl;
	
	cout<< "程序结束"<< endl;
	//打印：
	//~HasPtr() delete:second!
	//~HasPtr()
	//~HasPtr() 
	return 0;
}