网站维护公司哈尔滨,网页制作课程,故事式的软文广告例子,wap手机网站源码前言#xff1a;在此之前我们已经学习到了异常的使用#xff0c;虽然异常在大部分情况都还可以#xff0c;但也存在太多缺陷#xff0c;对于异常的问题#xff0c;入内存泄漏#xff0c;在复杂的场景下使用起来也是非常麻烦。为了更好的解决这些问题#xff0c;c11中引入…前言在此之前我们已经学习到了异常的使用虽然异常在大部分情况都还可以但也存在太多缺陷对于异常的问题入内存泄漏在复杂的场景下使用起来也是非常麻烦。为了更好的解决这些问题c11中引入了智能指针。 目录 一什么是智能指针 二智能指针的使用 简化autoptr 简化uniqueptr 简化sharedptr 简化weakptr 定制删除器 一什么是智能指针 智能指针RAII是一种C标准库提供的对象用于管理动态分配的内存用对象生命后期来控制程序资源。智能指针本身是一个类对象它封装了指向动态分配的内存的指针并提供了自动释放内存的机制。智能指针的行为类似于常规指针可以通过解引用操作符*和成员访问操作符-来访问内存中的数据。C11引入了3个智能指针类型 std::unique_ptrT独占资源所有权的指针。 std::shared_ptrT共享资源所有权的指针。 std::weak_ptrT共享资源的观察者需要和std::shared_ptr一起使用不影响资源的生命周期。 二智能指针的使用 我们还是先给一个例子这里就是空间得不到释放。 //还是以分母不能为零为例 double Division(int x, int y) {if (y 0){throw invalid_argument(除零错误);//这里我们是直接使用库里异常(无效参数)}else{return double(x) / double(y);} }//如果不采用异常的重新抛出如何释放这里的arr void Func() {int* arr new int[10];int x; int y;cin x y;Division(x, y);delete []arr;arr nullptr;cout reliszed delete arr endl; } int main() {try{Func();}catch (exception e){cout e.what();}return 0; } 解决办法我们封装一个指针将我们的这个需要释放的指针给这个只针对想只针对象在跳出生命周期后会自动调用析构函数来释放这里的空间。 而这里就是RAII----通过控制对象的生命周期来控制资源的释放 templateclass Tclass Smartptr { public:Smartptr(T *ptr):_ptr(ptr){}~Smartptr(){delete []_ptr;cout delete ptr endl;} private:T* _ptr; }; //还是以分母不能为零为例 double Division(int x, int y) {if (y 0){throw invalid_argument(除零错误);//这里我们是直接使用库里异常(无效参数)}else{return double(x) / double(y);} }//如果不采用异常的重新抛出如何释放这里的arr void Func() {int* arr new int[10];int x; int y;cin x y;//在此之前使用一个指针对象来控制我的生命后期//无异常正常使用有异常生命周期结束释放空间Smartptrint p(arr);Division(x, y);/*delete []arr;arr nullptr;cout reliszed delete arr endl;*/ } int main() {try{Func();}catch (exception e){cout e.what();}return 0; } 但是智能指针并不是这么简单就完了我们的目的是要把它当作指针一样使用。因此整体我们还要实现他的一些接口。 templateclass Tclass Smartptr { public:Smartptr(T* ptr) :_ptr(ptr){}~Smartptr(){delete _ptr;cout delete ptr endl;}//使它想指针一样使用T operator*(){return *_ptr;}T* operator-(){return _ptr;} private:T* _ptr; }; 但此时的智能指针还存在问题首先就是赋值浅拷贝会释放两次我们可能会想到再写一个拷贝构造不经行了吗事实上这里使用深拷贝是解决不掉问题的。 这里的内存问题不同于之前的容器比如vector我们实例化一个对象并初始化内容系统就为对象分配该空间并初始化拷贝给另一个对象系统会为该对象分配资源并初始化。即他们的空间与资源是不一样的但是对于智能指针我们就是管理这一部分资源无论拷贝给谁谁管理这一部分资源深拷贝的话那我拷贝几次有几份该资源这并不属于(RAII)我们使用智能指针的理念。 那么如何解决这样的问题这里我们就使用 引用计数的方法来进行拷贝与释放。 再此之前根据c的发展也是不断提出更新新的方案 简化autoptr templateclass Tclass Autoptr { public:Autoptr(T* ptr) :_ptr(ptr){}~Autoptr(){delete _ptr;cout delete ptr endl;_ptr nullptr;}//通过管理权转移的方式实现拷贝// 把我拷贝给你Autoptr(AutoptrT p):_ptr(p._ptr){//通过把我置空将资源转移给你p._ptr nullptr;}//使它想指针一样使用T operator*(){return *_ptr;}T* operator-(){return _ptr;}private:T* _ptr; }; autoptr的原理很简单给谁拷贝就把权限给谁原本资源的位置再把自己置空实现资源转移但这种写法显而易见的就是空指针的访问若有人不熟悉这个指针的原理去访问拷贝后的原指针就会导致对象悬空。 使用autoptr使得很多人被坑之后出现第二个版本 简化uniqueptr uniqueptr的做法比较绝既然拷贝有问题那干脆不支持你拷贝赋值了通过私有只申明不实现的方法使我们无法访问拷贝构造。 templateclass Tclass Uniqueptr { public:Uniqueptr(T* ptr) :_ptr(ptr){}~Uniqueptr(){delete _ptr;cout delete ptr endl;_ptr nullptr;}//T operator*(){return *_ptr;}T* operator-(){return _ptr;}//c11做法/*Uniquetptr(UniquetptrT p) delete;UniquetptrT operator(UniquetptrT p) - delete;*/ private://只申明不实现 c98做法Uniqueptr(UniqueptrT p);//拷贝构造UniqueptrT operator(UniqueptrT p);//赋值T* _ptr; }; 但是不能拷贝不能解决根本问题总有要拷贝的情况因此又出来第三代智能指针。 简化sharedptr sharedptr就是金泰主要认识的智能指针通过引用技术的方式实现赋值。 在实现的时候我们增加一个参数count,count再调用构造函数时会被初始化为1在拷贝的时候此时这里的_ptr与原来的指向同一空间这里的count也与原来的count指向同一空间且对于拷贝给的这个count再调用析构时对应的count只有一份count先--,若count0说明到达释放的条件。就实现了资源的转移。 但是对于赋值是分两种情况的一种是同类资源的赋值。 一种是一类资源的赋值。 templateclass Tclass Sharedptr { public:Sharedptr(T* ptr) :_ptr(ptr),count(new int (1)){}~Sharedptr(){(*count)--;release();}void release(){if ((*count) 0){delete _ptr;delete count;cout finish released endl;_ptr nullptr;count nullptr;}}Sharedptr(const Sharedptr ptr):_ptr(ptr._ptr),count(ptr.count){(*ptr.count);//拷贝的时候次数加加}//重载赋值 thisptrSharedptrT operator(const Sharedptr ptr){//赋值的时候表示 把我这份资源交给你,你的资源被覆盖掉//判断不是自身赋值if (ptr.count ! this-count){//左边赋值给右边 因此右边被覆盖掉 先count--代表右边已经被析构一次*(this-count)--;//判断此时为空不if (*(ptr.count) 0){release();}//不为空就进行覆盖this-count ptr.count;this-_ptr ptr._ptr;//覆盖后此时的ptr指向 左边的资源//因此左边的count*(this-count);}return *this;}T operator*(){return *_ptr;}T* operator-(){return _ptr;}private:T* _ptr;int* count; }; 计数是几就代表此时有多少个对象指向这里的资源。 此时的sharedptr已经基本实现我们的期望了但在使用中又发现了一个无法解决的问题循环引用。循环引用会导致死循环。 struct ListNode {ListNode(){cout 调用构造 endl;}~ListNode(){cout 调用析构 endl;}int data;SharedptrListNode next;SharedptrListNode prev; }; void test_sharedptr1() {//假设害怕这里的节点得不到释放我们用sharedptr来管理SharedptrListNode p1 new ListNode();SharedptrListNode p2 new ListNode();p1-next p2;p2-prev p1;} int main() {test_sharedptr1();return 0; }我们模拟一个双链表的节点的链接此时运行这个程序就会崩掉但是删除其中一个的链接调用就会成功这里主要原因就是析构死循环了。 若是有一次链接 若是如上代码的两次链接 即先释放两个对象此时都为1在释放两个其中的节点而释放其中的一个节点是被牵制的需要我们再次看 上一个牵制的。如此往上就形成了一个死循环导致资源没有被释放。 库里加了explicet就不可以通过转换构造函数实现隐式类型转换的发生。 简化weakptr 为了专门解决也这个问题再sharedptr的基础修改引入了weakptr。这里的weakptr已经不属于RAII了,这里的已经不是智能指针了使用weakptr,在这个地方不会引用计数。 templateclass Tclass Sharedptr { public:Sharedptr():_ptr(nullptr), count(new int(1)){}Sharedptr(T* ptr) :_ptr(ptr),count(new int (1)){}~Sharedptr(){(*count)--;release();}void release(){if ((*count) 0){delete _ptr;delete count;//cout finish released endl;_ptr nullptr;count nullptr;}}Sharedptr(const Sharedptr ptr):_ptr(ptr._ptr),count(ptr.count){(*ptr.count);//拷贝的时候次数加加}//重载赋值 thisptrSharedptrT operator(const Sharedptr ptr){//赋值的时候表示 把我这份资源交给你,你的资源被覆盖掉//判断不是自身赋值if (ptr.count ! this-count){//左边赋值给右边 因此右边被覆盖掉 先count--代表右边已经被析构一次*(this-count)--;//判断此时为空不if (*(ptr.count) 0){release();}//不为空就进行覆盖this-count ptr.count;this-_ptr ptr._ptr;//覆盖后此时的ptr指向 左边的资源//因此左边的count*(this-count);}return *this;}T operator*(){return *_ptr;}T* operator-(){return _ptr;}int use_count()const{return *count;}T* get()const{return _ptr;} private:T* _ptr;int* count; };templateclass Tclass Weakptr { public://weakptr就不参与计数Weakptr() :_ptr(nullptr){}Weakptr(const SharedptrT p):_ptr(p.get()){}Weakptr operator(const SharedptrT p){_ptr p.get();return *this;}T operator*(){return *_ptr;}T* operator-(){return _ptr;}private:T* _ptr; };定制删除器 上述的我们都是针对单一的指针若是指针数组释放就不会正确释放程序是崩溃的为了使我们的释放要考虑周全因此这里释放我们可以使用仿函数lambda或者函数指针进行删除。 由于库中的删除器实在构造里调用的因此我们在实现时通过在构造传参增加一个包装器来初始化之后析构的时候调用包装器并在默认情况下给缺省值。 templateclass Tclass Sharedptr {public:Sharedptr() :_ptr(nullptr), count(new int(1)){}templateclass DELSharedptr(T* ptr, DEL del) :_ptr(ptr),count(new int (1)), del(del){}~Sharedptr(){(*count)--;release();}void release(){if ((*count) 0){del(_ptr) ;delete count;//cout finish released endl;_ptr nullptr;count nullptr;}}Sharedptr(const Sharedptr ptr):_ptr(ptr._ptr),count(ptr.count){(*ptr.count);//拷贝的时候次数加加}//重载赋值 thisptrSharedptrT operator(const Sharedptr ptr){//赋值的时候表示 把我这份资源交给你,你的资源被覆盖掉//判断不是自身赋值if (ptr.count ! this-count){//左边赋值给右边 因此右边被覆盖掉 先count--代表右边已经被析构一次*(this-count)--;//判断此时为空不if (*(ptr.count) 0){release();}//不为空就进行覆盖this-count ptr.count;this-_ptr ptr._ptr;//覆盖后此时的ptr指向 左边的资源//因此左边的count*(this-count);}return *this;}T operator*(){return *_ptr;}T* operator-(){return _ptr;}int use_count()const{return *count;}T* get()const{return _ptr;} private:T* _ptr;int* count;functionvoid(T*) del [](T* ptr) {delete ptr; }; };