C++智能指针读书笔记
作者:hebedich 发布时间:2022-02-24 06:51:28
最近在补看《C++ Primer Plus》第六版,这的确是本好书,其中关于智能指针的章节解析的非常清晰,一解我以前的多处困惑。C++面试过程中,很多面试官都喜欢问智能指针相关的问题,比如你知道哪些智能指针?shared_ptr的设计原理是什么?如果让你自己设计一个智能指针,你如何完成?等等……。而且在看开源的C++项目时,也能随处看到智能指针的影子。这说明智能指针不仅是面试官爱问的题材,更是非常有实用价值。
C++通过一对运算符 new 和 delete 进行动态内存管理,new在动态内存中为对象分配空间并返回一个指向该对象的指针,delete接受一个动态对象的指针,销毁对象并释放与之相关的内存。然而这样的动态内存的使用很危险,因为无法确保始终能在合适的时间释放内存对象。如果忘记释放内存,可能造成内存泄露;如果在尚有指针引用内存的情况下释放内存,会产生非法访问内存的指针。
C++11中,新的标准库提供了两种智能指针(smart pointer)类型来更安全地管理对象。智能指针的使用和常规指针类似,只是它们多了自动释放所指向的对象的功能。两种指针的区别在于管理底层指针的方式:shared_ptr允许多个指针指向同一个对象,unique_ptr不支持。标准库还提供了weak_ptr这一弱指针,指向shared_ptr所管理的对象。三种类型都定义在头文件memory中。
shared_ptr的使用和vector很相似,在尖括号内说明所指向对象的类型:
shared_ptr<string> p1 // p1是shared_ptr,指向string类型
shared_ptr<list<int>> p2 // p2是shared_ptr,指向list的int
解引用一个智能指针就能获得它所指向的对象,在if语句中使用智能指针可以判断它指向的对象是否为空:
// 如果p1非空,检查p1是否指向一个空的string对象
if (p1 && p1->empty())
*p1 = "creat"; // 如果p1非空且指向一个空的string对象,解引用p1,为其赋新值creat
最安全的分配和使用shared_ptr的方法是调用名为make_shared这一标准库函数。此函数在动态内存中分配并初始化它,返回指向此对象的shared_ptr。该函数定义在memory中。
make_shared的定义和shared_ptr相似,必须制定要创建对象的类型,如:
// 指向一个值为1的int的shared_ptr
shared_ptr<int> p3 = make_shared<int>)(1);
// 指向一个值为“www”的string的shared_ptr
shared_ptr<string> p4 = make_shared<string>(3, "w");
// 指向一个初始化的int,值为0
shared_ptr<int> p5 = make_shared<int>)();
也可以使用auto定义对象保存make_shared,可以省去书写shared_ptr的麻烦。
shared——ptr中有一个关联的指示器,称为引用计数。可以看做一个计数器,每当shared_ptr对象进行拷贝操作,如用一个shared_ptr对象初始化另一个shared_ptr对象、作为函数的实参、作为函数返回值时,引用计数都会递增(视为数值+1)。当赋予shared_ptr新值或者shared_ptr被销毁时,引用计数递减。当引用计数减为0,通过析构函数,shared_ptr自动销毁所管理的对象,释放内存。
需要注意的是,如果多个对象共享底层数据,当某一对象被销毁,不能单方面销毁底层数据,例如:
Blob<string> b1;
{ // 新作用域
Blob<string> b2 = { "x", "b", "b" };
b1 = b2;
} // 当离开局部作用域,b2被销毁,然而b2中的元素xbb并不会被销毁
// b1指向最初由b2创建的元素,即“x”, "b", "b",b1依旧可以它们
weak_ptr是指向shared_ptr管理的对象的一种智能指针,然而它不控制所指向对象的生存期。将一个weak_ptr绑定在shared_ptr上,不会改变shared_ptr的引用计数,一旦最后一个shared_ptr的指向对象被摧销毁,对象就会被释放,有无weak_ptr并无卵影响。我的理解是,weak_ptr提供了指向shared_ptr底层数据的功能,控制了shared_ptr对底层数据的访问。
因为weak_ptr指向的对象可能不存在(shared_ptr指向的最后一个对象被销毁时),因而用它不能直接访问对象,必须调用lock函数检查其指向的对象是否存在。很容易写出一个选择语句进行控制:
auto bb = make_shared<string>(2, 'b');
weak_ptr<string> xbb(bb);
if (shared_pr<int> np = xbb.lock()) { // np不为空条件成立
// 在if语句内,np和xbb共享对象
}
补充weak_ptr相关的函数,便于理解:
w.reset 将w置为空
w.use_count() 与w共享对象的个数
w.expired() 若w.use_count()为0,返回true,否则返回false
w.lock() 若w.expired()为true,返回一个空shared_ptr,否则返回一个指向w的对象的shared_ptr
加入《C++ Primer 5th》中的12.19题参照,题中和“智能指针和异常”并未在本篇随笔中介绍
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <memory>
#include <initializer_list>
using namespace std;
using std::string;
using std::vector;
class StrBlobPtr;
class StrBlob {
public:
friend class StrBlobPtr; // 友元
StrBlobPtr begin(); // 声明StrBlob类中的begin()和end()
StrBlobPtr end(); // 返回一个指向它自身的StrBlobPtr
public:
typedef vector<string>::size_type size_type; // 类型别名,size_type = vector<string>::size_type
StrBlob::StrBlob(initializer_list<string> il) : data(make_shared<vector<string>>(il)) {}; // 接受一个initializer_list参数的构造函数将其参数传递给对应的vector构造函数,通过拷贝列表
StrBlob::StrBlob() : data(make_shared<vector<string>>()) {}; // 构造函数,初始化data成员,指向动态分配的vector 中的值初始化vector元素
void push_back(const string &t) { data->push_back(t); }
string& StrBlob::front() {
check(0, "front on empty StrBlob");
return data->front();
}
string& StrBlob::back() {
check(0, "back on empty StrBlob");
return data->back();
}
void StrBlob::pop_back() { // 删除尾元素
check(0, "pop_back empty StrBlob");
return data->pop_back();
}
string& front() const { return data->front(); };
string& back() const { return data->back(); };
private:
shared_ptr<vector<string>> data;
void StrBlob::check(size_type i, const string &msg) const { // 检查元素是否存在
if (i >= data->size()) // 若不存在
throw out_of_range(msg); // 抛出异常
}
};
class StrBlobPtr {
public:
StrBlobPtr() : curr(0) {};
StrBlobPtr(StrBlob &a, size_t sz = 0) : wptr(a.data), curr(sz) {};
string & deref() const {
auto p = check(curr, "dereference past end");
return (*p)[curr]; // check成功,返回一个p指针,指向make_shared指向的vector
} // 解引用,make_shared获取vector,用下表运算符返回curr位置上的对象
StrBlobPtr& incr() {
check(curr, "increment past end of StrBlobPtr");
++curr;
return *this;
}
bool operator!=(const StrBlobPtr& p) { return p.curr != curr; }
private:
weak_ptr<vector<string>> wptr;
size_t curr;
shared_ptr<vector<string>> check(size_t i, const string& msg) const
{
auto rent = wptr.lock();
if (!rent)
throw runtime_error("unbound StrBlobPtr");
if (i >= rent->size())
throw out_of_range(msg);
return rent;
}
};
StrBlobPtr StrBlob::begin()
{
return StrBlobPtr(*this);
}
StrBlobPtr StrBlob::end()
{
return StrBlobPtr(*this, data->size());
}
猜你喜欢
- 数据类型转换就是将数据(变量、表达式的结果)从一种类型转换到另一种类型。例如,为了保存小数你可以将int类型的变量转换为double类型。数
- 我在做毕设的时候采用shiro进行登录认证和权限管理的实现。其中需求涉及使用三个角色分别是:学生、教师、管理员。现在要三者实现分开登录。即需
- C#byte数组与Image的相互转换实例代码功能需求:1、把一张图片(png bmp jpeg bmp gif)转换为byte数组存放到数
- 思路如下:给定一个含有n个元素的整型数组a,求a中所有元素的和。问题的难点在于如何使用递归上。如果使用递归,则需要考虑如何进行递归执行的开始
- springboot集成mybatis plus和dynamic-datasource注意事项环境spring-boot-starter-p
- public List<string> GetXYFromPic(String jpgPath) {
- 如何打印GC日志排查问题在工作当中,有时候我们会需要打印GC的相关信息来定位问题。该如何做呢?先来看个示例public static voi
- 本文实例为大家分享了Unity3D实现物体排成弧行的具体代码,供大家参考,具体内容如下一般用在Pico、HTC、DP等VR设备中效果:完整代
- 一、spring定时任务执行两次问题重现和解析最近使用quartz定时任务框架,结果发现开发环境执行无任何问题,部署到服务器上后,发现同一时
- 一、基本RPC框架简介在分布式计算中,远程过程调用(Remote Procedure Call,缩写 RPC)允许运行于一台计算机的程序调用
- 一、简述效果:实现功能:长按Button时改变Button显示文字,弹出Dialog(动态更新音量),动态生成录音文件,开始录音;监听手指动
- 这篇文章主要介绍了Java的优先队列PriorityQueue原理解析,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学
- 一、题目描述题目实现:在进行网络编程时,由于进行网络连接是比较消耗资源的,因此,可以对连接的等待时间进行设置,如果在规定的时间没有进行连接,
- 前言在Java 8之前,默认情况下,接口中的所有方法都是公共的和抽象的。但是这一限制在Java 8中被打破了,Java 8允许开发人员在接口
- 传输层安全性协议(英语:Transport Layer Security,缩写作 TLS),及其前身安全套接层(Secure Sockets
- 最终效果项目地址https://github.com/Tecode/flutter_widget实现方法安装插件安装video_player
- 使用Spring3 实现用户登录以及权限认证这里我就简单介绍一下,我在实现的时候处理的一些主要的实现。1.用户登录 <form act
- 背景笔者所在项目组在搭建一个全新项目的时候选用了SpringBoot3.x,项目中应用了很多SpringBoot2.x时代相关的第三方组件例
- kafka是什么?Kafka是由Apache软件基金会开发的一个开源流处理平台,由Scala和Java编写。Kafka是一种高吞吐量的分布式
- 递归方法定义本身调用方法本身的现象叫做递归在这之前我们学的东西:例如StringBuffer.append().append().appen