C++ 动态内存分配和智能指针 share

目录

1、动态对象以及new/delete

2、智能指针

C++除了在代码编译时创建的自动（auto）和静态（static）对象外，还支持运行过程中动态分配对象，动态对象只有显式地被释放时，这些对象才会销毁。

C++中使用 new/delete 运算符完成动态内存管理，new在动态空间中为对象分配空间并返回指向该对象的指针，delete接受一个动态对象指针，销毁该对象，并释放与之关联的内存。传递给delete的指针必须指向动态分配的内存，或者是一个空指针，释放一块非new分配的内存，或者将相同的指针释放多次，其行为是未定义的。

为防止空悬指针的出现（指曾经保存一个对象但现在已经释放的内存，空悬指针引起的程序错误难以调试，delete后的指针就变成空悬指针），delete之后组好用nullptr重置指针。

动态对象的正确释放是编程中极其容易出错的地方。为了更安全地使用动态对象，标准库定义了两个智能指针类型来管理动态分配的对象。当一个对象应该被释放时，指向它的智能指针可以确保自动地释放它。

2、智能指针

为了更容易同时更安全地使用动态内存，新的标准库提供了两种智能指针（smart pointer）类型shared_ptr 和 unique_ptr 来管理动态内存，类型定义在 头文件中。智能指针的行为类似常规指针，重要区别在于他们可以负责自动释放所指向的对象。shared_ptr 允许多个指针指向同一对象，unique_ptr 则“独占”所指向的对象。

1、shared_ptr：

与vector一样，智能指针也是模板，因此创建一个智能指针时，必须提供指针可以指向的类型信息，声明可以类似于：

shared_ptr p1;

shared_ptr支持拷贝（将一个shared_ptr赋给另一个shared_ptr）和赋值（给shared_ptr赋予新值）操作。每个shared_ptr都有一个关联的计数器，通常称为引用计数（reference count）。无论何时我们拷贝一个shared_ptr，计数器都会递增，例如用一个shared_ptr初始化另一个shared_ptr时，或将它作为参数传给一个函数以及作为函数的返回值时。当我们给shared_ptr赋予一个新值或是shared_ptr被销毁（如一个局部的shared_ptr离开作用域）时，计数器就会递减。

一旦一个shared_ptr的计数器变为0，他就会自动释放自己管理的对象（通过shared_ptr类的析构函数完成自动释放对象及其关联的内存）。如：

auto r = make_shared(42);  // r指向的int只有一个引用者
r = q; // 给r赋值，令他指向另外一个地址，递增q指向的对象的引用计数，递减r原来指向的对象的引用计数，此时r原来指向的对象已经没有引用者，会自动释放

2、unique_ptr：

某个时刻只能有一个unique_ptr指向一个给定对象。当unique_ptr被销毁时，它所指向的对象也会被销毁。

与shared_ptr不同，unique_ptr没有类似make_shared的标准库函数返回一个unique_ptr。当我们定义一个unique_ptr时，需要将其绑定到一个new返回的指针上，类似shared_ptr，初始化unique_ptr必须采用直接初始化形式（注意第三行是个错误的示例）：

unique_ptr p1;  // 指向一个double的unique_ptr
unique_ptr p2(new int(42));  // p2指向一个值为42的int
unique_ptr p2 = new int(42);  // 错误！必须使用直接初始化形式

3、weak_ptr：

weak_ptr是一种不控制所指向对象生存期的智能指针，他指向由一个shared_ptr管理的对象。将一个weak_ptr绑定到一个shared_ptr不会改变shared_ptr的引用计数。一旦最后一个指向对象的shared_ptr被销毁，对象就会被释放。即使有weak_ptr指向对象，对象还是会被释放，因此weak_ptr的名字抓住了智能指针“弱”共享对象的特点。