c++-------------------智能指针
1.智能指针的使用和原理
1.1. 智能指针的使⽤场景分析
下面程序中我们使用了new了以后，我们也delete了，但是如果抛异常之之后，后面的delete就没有执行，内存就得不到释放就导致了内存泄漏，所以我们需要new以后捕获异常，捕获到异常后delete内存，再把异常抛 出，但是因为new本⾝也可能抛异常，连续的两个new和下⾯的Divide都可能会抛异常，让我们处理起 来很⿇烦。智能指针放到这样的场景⾥⾯就让问题简单多了。
double Divide(int a, int b)
{
// 当b == 0时抛出异常
if (b == 0)
{
throw "Divide by zero condition!";
}
else
{
return (double)a / (double)b;
}
}
void Func()
{
// 这⾥可以看到如果发⽣除0错误抛出异常，另外下⾯的array和array2没有得到释放。
// 所以这⾥捕获异常后并不处理异常，异常还是交给外⾯处理，这⾥捕获了再重新抛出去。
// 但是如果array2new的时候抛异常呢，就还需要套⼀层捕获释放逻辑，这⾥更好解决⽅案
// 是智能指针，否则代码太戳了
int* arr1 = new int[10];
int* arr2 = new int[10];// 抛异常呢
try {
int len, time;
cin >> len >> time;
cout << Divide(len, time) << endl;
}
catch (...)
{
cout << "delete []" << arr1 << endl;
cout << "delete []" << arr2 << endl;
}
delete[]arr1;
delete[]arr2;
throw;
}
int main()
{
try {
Func();
}
catch (const char* errmsg)
{
cout << errmsg << endl;
}
catch (const exception& e)
{
cout << e.what() << endl;
}
catch (...)
{
cout << "未知异常" << endl;
}
return 0;
}2.RAII和智能指针的设计思路
RAII是Resource Acquisition Is Initialization的缩写，他是⼀种管理资源的类的设计思想，本质是
⼀种利⽤对象⽣命周期来管理获取到的动态资源，避免资源泄漏，这⾥的资源可以是内存、⽂件指
针、⽹络连接、互斥锁等等。RAII在获取资源时把资源委托给⼀个对象，接着控制对资源的访问，
资源在对象的⽣命周期内始终保持有效，最后在对象析构的时候释放资源，这样保障了资源的正常
释放，避免资源泄漏问题。
智能指针类除了满⾜RAII的设计思路，还要⽅便资源的访问，所以智能指针类还会想迭代器类⼀
样，重载
operator*/operator->/operator[]
等运算符，⽅便访问资源。
template<class T>
class Smartptr {
public:
Smartptr(T* ptr = nullptr)
:_ptr(ptr)
{}
~Smartptr()
{
if (_ptr)
delete _ptr;
}
T& operator*()
{
return *_ptr;
}
T* operator->()
{
return _ptr;
}
private:
T* _ptr;
};
void Func()
{
// 这⾥使⽤RAII的智能指针类管理new出来的数组以后，程序简单多了
SmartPtr<int> sp1 = new int[10];
SmartPtr<int> sp2 = new int[10];
for (size_t i = 0; i < 10; i++)
{
sp1[i] = sp2[i] = i;
}
int len, time;
cin >> len >> time;
cout << Divide(len, time) << endl;
}3.. C++标准库智能指针的使⽤
C++标准库中的智能指针都在<memory>这个头⽂件下⾯，我们包含<memory>就可以是使⽤了，
智能指针有好⼏种，除了weak_ptr他们都符合RAII和像指针⼀样访问的⾏为，原理上⽽⾔主要是解
决智能指针拷⻉时的思路不同。
auto_ptr
是C++98时设计出来的智能指针，他的特点是拷⻉时把被拷⻉对象的资源的管理权转移给
拷⻉对象，这是⼀个⾮常糟糕的设计，因为他会到被拷⻉对象悬空，访问报错的问题，C++11设计
出新的智能指针后，强烈建议不要使⽤auto_ptr。其他C++11出来之前很多公司也是明令禁⽌使⽤
这个智能指针的。
unique_ptr
是C++11设计出来的智能指针，他的名字翻译出来是唯⼀指针，他的特点的不⽀持拷
⻉，只⽀持移动。如果不需要拷⻉的场景就⾮常建议使⽤他。
shared_ptr
是C++11设计出来的智能指针，他的名字翻译出来是共享指针，他的特点是⽀持拷⻉，
也⽀持移动。如果需要拷⻉的场景就需要使⽤他了。底层是⽤引⽤计数的⽅式实现的。
weak_ptr
是C++11设计出来的智能指针，他的名字翻译出来是弱指针，他完全不同于上⾯的智能指
针，他不⽀持RAII，也就意味着不能⽤它直接管理资源，weak_ptr的产⽣本质是要解决shared_ptr
的⼀个循环引⽤导致内存泄漏的问题。
我们来一个一个介绍分析
auto_ptr:
auto_ptr<Date>ap1(new Date);
auto_ptr<Date>ap2(ap1);这个是支持拷贝得但是拷贝时，管理权限转移，ap1没有权限管理这个所以ap1是没办法访问Data里面得对象和改变里面对象得值得，一旦访问或改变就会报错
unique_ptr：
unique_ptr<Date>un1(new Date);
unique_ptr<Date>un2(move(un1));这个是不支持拷贝得但是他支持移动但是在移动得时候跟auto_ptr是一样的,移动的时候un1会悬空所以要谨慎使用。
share_ptr:
shared_ptr<Date>sh1(new Date);
shared_ptr<Date>sh2(sh1);
shared_ptr<Date>sh3(sh2);
cout << sh1.use_count() << endl;这个智能指针是支持拷贝的他里面会有一个use_count这个计数器指向一个就++释放一个就--等到为0的时候就说明没有人指向这块空间就给彻底释放了
// ⽀持移动，但是移动后sp1也悬空，所以使⽤移动要谨慎
shared_ptr<Date> sp4(move(sp1));4.weak_ptr
weak_ptr不⽀持RAII，也不⽀持访问资源，所以我们看⽂档发现weak_ptr构造时不⽀持绑定到资
源，只⽀持绑定到shared_ptr，绑定到shared_ptr时，不增加shared_ptr的引⽤计数，那么就可以
解决上述的循环引⽤问题。
weak_ptr也没有重载operator*和operator->等，因为他不参与资源管理，那么如果他绑定的
shared_ptr已经释放了资源，那么他去访问资源就是很危险的。weak_ptr⽀持expired检查指向的
资源是否过期，use_count也可获取shared_ptr的引⽤计数，weak_ptr想访问资源时，可以调⽤
lock返回⼀个管理资源的shared_ptr，如果资源已经被释放，返回的shared_ptr是⼀个空对象，如
果资源没有释放，则通过返回的shared_ptr访问资源是安全的
int main()
{
std::shared_ptr<string> sp1(new string("111111"));
std::shared_ptr<string> sp2(sp1);
std::weak_ptr<string> wp = sp1;
cout << wp.expired() << endl;
cout << wp.use_count() << endl;
// sp1和sp2都指向了其他资源，则weak_ptr就过期了
sp1 = make_shared<string>("222222");
cout << wp.expired() << endl;
cout << wp.use_count() << endl;
sp2 = make_shared<string>("333333");
cout << wp.expired() << endl;
cout << wp.use_count() << endl;
wp = sp1;
//std::shared_ptr<string> sp3 = wp.lock();
auto sp3 = wp.lock();
cout << wp.expired() << endl;
cout << wp.use_count() << endl;
*sp3 += "###";
cout << *sp1 << endl;
return 0;
}