智慧型指標及其解析

2021-08-07 21:19:57 字數 2869 閱讀 1662

1.智慧型指標:智慧型指標就是智慧型的、自動化的管理指標所指向的動態資源的釋放,並且可以如同指標一樣使用。智慧型指標是rall(初始化立即獲取資源)思想的一種實現,其中初始化利用建構函式,之後將資源儲存起來最後讓析構函式自動清理。 

2.引入智慧型指標原因:總的來說,是防止程式執行流的改變、或者人為因素造成的記憶體洩露問題,在此我們應該知道,影響執行流改變的常見語句有:goto,拋異常,return,break,continue等。

3.智慧型指標發展:

(1)最早期的auto_ptr

autoptr是一種有著嚴重缺陷的智慧型指標,缺陷在於當我們進行拷貝構造時,如果為淺拷貝時,可能會出現同一塊空間釋放多次的問題,如果為深拷貝也不合理,因為

指標的拷貝,本身就希望指向同一塊空間;因此,在拷貝構造這裡就出現了大的問題。

關於auto_ptr的模擬實現:

[cpp]view plain

copy

template

class autoptr  

~autoptr()//析構函式

}  //1.管理權的轉移

//問題缺陷:當乙個智慧型指標交出對空間的管理權之後,將它置空,不能再對其解引用賦值,廢掉

autoptr(autoptr& ap)//拷貝建構函式

autoptr& operator=(autoptr& ap)//賦值操作符的過載

_ptr=ap._ptr;  

ap._ptr=null;//退出管理

}  return *this;  

}  t& operator*()//過載*

t* operator->()//過載->

};  

解決方案:管理權轉移

即再解決物件賦值、拷貝構造的時候,如a=b,先將a的位址空間釋放,然後將b.ptr指標賦值給a.ptr,最後將位址空間的管理權交給a.ptr,並且將 b.ptr置為null.所以,在此操作

之後,原來的指標將不能再使用,因此其缺點在於,乙個智慧型指標只能指向一塊記憶體,不能有幾個指標指向同一塊記憶體空間。

鑑於autoptr的嚴重缺陷,開發者又自主實現解決以上弊端的智慧型指標:

(2)scoped_ptr

它所採用的解決方案就是防函式,對拷貝建構函式、賦值運算子的過載宣告為私有的 或者保護的,但不去實現它,即實現了防止拷貝,防止賦值的功能

關於scoped_ptr的模擬實現:

[cpp]view plain

copy

template

class scopedptr  

~scopedptr()//析構函式

}  t& operator*()//*的過載

t* operator->()//過載->

//防拷貝的實現,即將拷貝構造、賦值運算子過載函式宣告成私有的,並且不定義

private:  

scopedptr(const scopedptr& sp);  

scopedptr& operator=(const scopedptr& sp);  

};  

雖然 表面上解決了auto_ptr的缺陷,但是沒有了拷貝、賦值功能,為了不僅可以 遮蔽auot_ptr缺陷,還能拷貝、賦值,我們又提出來了一下:

(3)shared_ptr

它所採用的技術是引用計數思想,在物件構造時記下使用次數,到最後只有乙個引用計數的時候再釋放,所以依然支援拷貝構造和賦值的操作

關於shared_ptr的模擬實現:

[cpp]view plain

copy

template

class sharedptr  

~sharedptr()//析構函式

}  sharedptr(sharedptr& sp)//拷貝建構函式

sharedptr& operator=(sharedptr& sp)//賦值運算子的過載

_ptr=sp._ptr;  

++(*_refcount);  

}  return *this;  

}  t& operator*()//*的過載

t* operator->()//過載->

};  

shared_ptr可以說是比較完美的智慧型指標了,解決了它之前幾個智慧型指標所存在的問題但是,它的缺陷卻在於,它存在著迴圈引用的問題:

關於迴圈引用:在使用shared_ptr時,由於節點之間的相互引用使得多個結點指向同一塊空間,引用計數不為1,從而在釋放空間時,p1等p2釋放,p2等p1釋放,從而引起的迴圈引用問題,造成記憶體洩露。

此時又提出來了以下指標:

(4)weak_ptr

weak_ptr是為了配合shared_ptr而引入的一種智慧型指標,它更像是shared_ptr的乙個助手而不是智慧型指標,因為它不具有普通指標的行為,像旁觀者那樣觀測資源的使用情況但weak_ptr沒有共享資源,它的構造不會引起指標引用計數的增加。

引入weak_ptr弱引用指標即可解決迴圈引用問題。weak_ptr不會修改引用計數。

關於weak_pt的模擬實現:

[cpp]view plain

copy

template

class weakptr  

weakptr(const sharedptr& sp)  

:_ptr(sp._ptr)  

{}  

t& operator*()//*的過載

t* operator->()//過載->

private:  

t* _ptr;  

}; 

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