智能指針是一種自動管理堆上對象指針的 c++++ 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它通過引用計數(shù)機(jī)制實現(xiàn)自動內(nèi)存釋放,從而防止內(nèi)存泄漏,簡化代碼,確保線程安全。它的優(yōu)勢包括:自動釋放內(nèi)存防止內(nèi)存泄漏線程安全簡化代碼。
簡單來說,智能指針的作用就是輕松管理內(nèi)存釋放,更好的管理你的堆內(nèi)存。
使用時只管new即可,不用想著delete,經(jīng)典的管殺不管埋
此時我們先簡單的仿寫一個智能指針的類,還原其原理:當(dāng)指向內(nèi)存時,計數(shù)器增加,當(dāng)析構(gòu)時計數(shù)器為0時,delete該空間
為什么需要智能指針
手動管理內(nèi)存極易出錯,例如:
忘記釋放內(nèi)存多次釋放同一塊內(nèi)存(即雙重釋放)不明確資源的所有權(quán)
智能指針類型及用途
std::unique_ptr 獨占指針
std::unique_ptr 是 C++ 標(biāo)準(zhǔn)庫中的一種智能指針,用于實現(xiàn)獨占所有權(quán)。它不能被復(fù)制,只能轉(zhuǎn)移(即通過 std::move)所有權(quán)。這個轉(zhuǎn)移的過程本質(zhì)上是使用移動語義,讓新指針接管對象的所有權(quán),而原指針則被置為空。這種機(jī)制不僅提高了效率,還可以確保資源的唯一所有權(quán)不被破壞。
特點
所指向的內(nèi)存為自己所獨有,同一個時空中只能有一個unique_ptr指向給定的對象2. 對象不支持同類賦值和拷貝構(gòu)造,但是可以轉(zhuǎn)移
用途:適用于那些明確只有一個所有者的場景,不允許多處共享。
如果指向同一塊內(nèi)存會報錯。
C++ 智能指針:深入解析其工作原理和優(yōu)勢
1. 什么是智能指針?
智能指針是一種 C++ 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它可以自動管理指向堆上對象的指針,并負(fù)責(zé)在對象不再使用時釋放其內(nèi)存。
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2. 工作原理
智能指針通過使用引用計數(shù)機(jī)制實現(xiàn)自動內(nèi)存管理:
創(chuàng)建智能指針時:引用計數(shù)器被初始化為 1。
復(fù)制智能指針時:引用計數(shù)器遞增。
智能指針超出作用域時:引用計數(shù)器遞減。
引用計數(shù)器達(dá)到 0 時:智能指針釋放指向的對象的內(nèi)存。
3. 優(yōu)勢
智能指針提供以下優(yōu)勢:
自動內(nèi)存釋放:自動管理內(nèi)存,無需手動釋放。
防止內(nèi)存泄漏:引用計數(shù)器確保在對象不再使用時釋放內(nèi)存。
線程安全:內(nèi)部引用計數(shù)機(jī)制確保多線程環(huán)境下的安全。
簡化代碼:通過自動化內(nèi)存管理,簡化了代碼并減少了錯誤的可能性。
智能指針存在的意義
智能指針主要解決以下問題:
(1)內(nèi)存泄漏:內(nèi)存手動釋放,使用智能指針可以自動釋放。
(2)共享所有權(quán)指針的傳播和釋放,比如多線程使用同一個對象時析構(gòu)問題。
智能指針的實現(xiàn)依賴于C++語言的RAII(資源獲取即初始化)技術(shù),即資源的獲取和釋放應(yīng)該與對象的構(gòu)造和析構(gòu)分別相關(guān)聯(lián)。這意味著,在對象構(gòu)造時分配資源,而在對象析構(gòu)時釋放資源。
智能指針的原理就是將動態(tài)分配的內(nèi)存塊與一個或多個智能指針對象相關(guān)聯(lián),以確保內(nèi)存塊在不再需要時能夠自動釋放。通常情況下,智能指針會將內(nèi)存的所有權(quán)轉(zhuǎn)移到其自己的對象中,并在其析構(gòu)函數(shù)中釋放內(nèi)存。這樣就可以避免常見的內(nèi)存泄漏和釋放非法內(nèi)存等問題。
C++里面有四個智能指針:auto_ptr、share_ptr、unique_ptr、weak_ptr。其中后三個是C++11支持的,并且第一個已經(jīng)在C++11棄用;所以,重點講解share_ptr、unique_ptr、weak_ptr。
它們的特點:
(1)unique_ptr獨占對象的所有權(quán),由于沒有引用計數(shù),性能較好。
(2)share_ptr共享對象的所有權(quán),但性能略差。
(3)weak_ptr配合share_ptr,解決循環(huán)引用問題。