为了确保用 new 动态分配的内存空间在程序的各条执行路径都能被释放是一件麻烦的事情。C++ 11 模板库的 <memory>
头文件中定义的智能指针,即 shared _ptr 模板,就是用来部分解决这个问题的。
只要将 new 运算符返回的指针 p 交给一个 shared_ptr 对象“托管”,就不必担心在哪里写delete p语句——实际上根本不需要编写这条语句,托管 p 的 shared_ptr 对象在消亡时会自动执行delete p。而且,该 shared_ptr 对象能像指针 p —样使用,即假设托管 p 的 shared_ptr 对象叫作 ptr,那么 *ptr 就是 p 指向的对象。
通过 shared_ptr 的构造函数,可以让 shared_ptr 对象托管一个 new 运算符返回的指针,写法如下:
shared_ptr<T> ptr(new T);
此后,ptr 就可以像 T* 类型的指针一样使用,即 *ptr 就是用 new 动态分配的那个对象。
多个 shared_ptr 对象可以共同托管一个指针 p,当所有曾经托管 p 的 shared_ptr 对象都解除了对其的托管时,就会执行delete p
。
shared_ptr的原理:是通过引用计数的方式来实现多个shared_ptr对象之间共享资源。
#include<iostream>
#include<mutex>
#include<thread>
using namespace std;
template<class T>
class Shared_Ptr{
public:
Shared_Ptr(T* ptr = nullptr)
:_pPtr(ptr)
, _pRefCount(new int(1))
, _pMutex(new mutex)
{}
~Shared_Ptr()
{
Release();
}
Shared_Ptr(const Shared_Ptr<T>& sp)
:_pPtr(sp._pPtr)
, _pRefCount(sp._pRefCount)
, _pMutex(sp._pMutex)
{
AddRefCount();
}
Shared_Ptr<T>& operator=(const Shared_Ptr<T>& sp)
{
//if (this != &sp)
if (_pPtr != sp._pPtr)
{
// 释放管理的旧资源
Release();
// 共享管理新对象的资源,并增加引用计数
_pPtr = sp._pPtr;
_pRefCount = sp._pRefCount;
_pMutex = sp._pMutex;
AddRefCount();
}
return *this;
}
T& operator*(){
return *_pPtr;
}
T* operator->(){
return _pPtr;
}
int UseCount() { return *_pRefCount; }
T* Get() { return _pPtr; }
void AddRefCount()
{
_pMutex->lock();
++(*_pRefCount);
_pMutex->unlock();
}
private:
void Release()
{
bool deleteflag = false;
_pMutex->lock();
if (--(*_pRefCount) == 0)
{
delete _pRefCount;
delete _pPtr;
deleteflag = true;
}
_pMutex->unlock();
if (deleteflag == true)
delete _pMutex;
}
private:
int *_pRefCount;
T* _pPtr;
mutex* _pMutex;
};
#include<memory>
struct ListNode
{
int _data;
shared_ptr<ListNode> _prev;
shared_ptr<ListNode> _next;
~ListNode(){ cout << "~ListNode()" << endl; }
};
int main()
{
shared_ptr<ListNode> node1(new ListNode);
shared_ptr<ListNode> node2(new ListNode);
cout << node1.use_count() << endl;
cout << node2.use_count() << endl;
node1->_next = node2;
node2->_prev = node1;
cout << node1.use_count() << endl;
cout << node2.use_count() << endl;
system("pause");
return 0;
}
// 解决方案:在引用计数的场景下,把节点中的_prev和_next改成weak_ptr就可以了
// 原理就是,node1->_next = node2;和node2->_prev = node1;时weak_ptr的_next和_prev不会增加node1和node2的引用计数。
struct ListNode
{
int _data;
weak_ptr<ListNode> _prev;
weak_ptr<ListNode> _next;
~ListNode(){ cout << "~ListNode()" << endl; }
};
int main()
{
shared_ptr<ListNode> node1(new ListNode);
shared_ptr<ListNode> node2(new ListNode);
cout << node1.use_count() << endl;
cout << node2.use_count() << endl;
node1->_next = node2;
node2->_prev = node1;
cout << node1.use_count() << endl;
cout << node2.use_count() << endl;
return 0;
}
// 仿函数的删除器
template<class T>
struct FreeFunc {
void operator()(T* ptr)
{
cout << "free:" << ptr << endl;
free(ptr);
}
};
template<class T>
struct DeleteArrayFunc {
void operator()(T* ptr)
{
cout << "delete[]" << ptr << endl;
delete[] ptr;
}
};
int main()
{
FreeFunc<int> freeFunc;
shared_ptr<int> sp1((int*)malloc(4), freeFunc);
DeleteArrayFunc<int> deleteArrayFunc;
shared_ptr<int> sp2((int*)malloc(4), deleteArrayFunc);
return 0;
}