最近在補看《C++ Primer Plus》第六版，這的確是本好書，其中關于智能指針的章節解析的非常清晰，一解我以前的多處困惑。C++面試過程中，很多面試官都喜歡問智能指針相關的問題，比如你知道哪些智能指針？shared_ptr的設計原理是什么？如果讓你自己設計一個智能指針，你如何完成？等等……。而且在看開源的C++項目時，也能隨處看到智能指針的影子。這說明智能指針不僅是面試官愛問的題材，更是非常有實用價值。
C++通過一對運算符 new 和 delete 進行動態內存管理，new在動態內存中為對象分配空間并返回一個指向該對象的指針，delete接受一個動態對象的指針，銷毀對象并釋放與之相關的內存。然而這樣的動態內存的使用很危險，因為無法確保始終能在合適的時間釋放內存對象。如果忘記釋放內存，可能造成內存泄露；如果在尚有指針引用內存的情況下釋放內存，會產生非法訪問內存的指針。
C++11中，新的標準庫提供了兩種智能指針（smart pointer）類型來更安全地管理對象。智能指針的使用和常規指針類似，只是它們多了自動釋放所指向的對象的功能。兩種指針的區別在于管理底層指針的方式：shared_ptr允許多個指針指向同一個對象，unique_ptr不支持。標準庫還提供了weak_ptr這一弱指針，指向shared_ptr所管理的對象。三種類型都定義在頭文件memory中。
shared_ptr的使用和vector很相似，在尖括號內說明所指向對象的類型：
解引用一個智能指針就能獲得它所指向的對象，在if語句中使用智能指針可以判斷它指向的對象是否為空：
最安全的分配和使用shared_ptr的方法是調用名為make_shared這一標準庫函數。此函數在動態內存中分配并初始化它，返回指向此對象的shared_ptr。該函數定義在memory中。
make_shared的定義和shared_ptr相似，必須制定要創建對象的類型，如：
// 指向一個值為1的int的shared_ptrshared_ptr<int> p3 = make_shared<int>)(1);// 指向一個值為“www”的string的shared_ptrshared_ptr<string> p4 = make_shared<string>(3, "w");// 指向一個初始化的int，值為0shared_ptr<int> p5 = make_shared<int>)();
也可以使用auto定義對象保存make_shared，可以省去書寫shared_ptr的麻煩。
shared――ptr中有一個關聯的指示器，稱為引用計數。可以看做一個計數器，每當shared_ptr對象進行拷貝操作，如用一個shared_ptr對象初始化另一個shared_ptr對象、作為函數的實參、作為函數返回值時，引用計數都會遞增（視為數值+1）。當賦予shared_ptr新值或者shared_ptr被銷毀時，引用計數遞減。當引用計數減為0，通過析構函數，shared_ptr自動銷毀所管理的對象，釋放內存。
需要注意的是，如果多個對象共享底層數據，當某一對象被銷毀，不能單方面銷毀底層數據，例如：
Blob<string> b1;{ // 新作用域 Blob<string> b2 = { "x", "b", "b" }; b1 = b2;} // 當離開局部作用域，b2被銷毀，然而b2中的元素xbb并不會被銷毀 // b1指向最初由b2創建的元素，即“x”, "b", "b"，b1依舊可以它們weak_ptr是指向shared_ptr管理的對象的一種智能指針，然而它不控制所指向對象的生存期。將一個weak_ptr綁定在shared_ptr上，不會改變shared_ptr的引用計數，一旦最后一個shared_ptr的指向對象被摧銷毀，對象就會被釋放，有無weak_ptr并無卵影響。我的理解是，weak_ptr提供了指向shared_ptr底層數據的功能，控制了shared_ptr對底層數據的訪問。
因為weak_ptr指向的對象可能不存在（shared_ptr指向的最后一個對象被銷毀時），因而用它不能直接訪問對象，必須調用lock函數檢查其指向的對象是否存在。很容易寫出一個選擇語句進行控制：
auto bb = make_shared<string>(2, 'b');weak_ptr<string> xbb(bb);if (shared_pr<int> np = xbb.lock()) { // np不為空條件成立 // 在if語句內，np和xbb共享對象 }補充weak_ptr相關的函數，便于理解：
w.reset 將w置為空
w.use_count() 與w共享對象的個數
w.expired() 若w.use_count()為0，返回true，否則返回false
w.lock() 若w.expired()為true，返回一個空shared_ptr，否則返回一個指向w的對象的shared_ptr
加入《C++ Primer 5th》中的12.19題參照，題中和“智能指針和異常”并未在本篇隨筆中介紹
#include <iostream> #include <string>#include <vector>#include <memory>#include <initializer_list>using namespace std;using std::string;using std::vector;class StrBlobPtr;class StrBlob {public: friend class StrBlobPtr; // 友元 StrBlobPtr begin(); // 聲明StrBlob類中的begin()和end() StrBlobPtr end(); // 返回一個指向它自身的StrBlobPtrpublic: typedef vector<string>::size_type size_type; // 類型別名，size_type = vector<string>::size_type StrBlob::StrBlob(initializer_list<string> il) : data(make_shared<vector<string>>(il)) {}; // 接受一個initializer_list參數的構造函數將其參數傳 遞給對應的vector構造函數，通過拷貝列表 StrBlob::StrBlob() : data(make_shared<vector<string>>()) {}; // 構造函數，初始化data成員，指向動態分配的vector 中的值初始化vector元素 void push_back(const string &t) { data->push_back(t); } string& StrBlob::front() { check(0, "front on empty StrBlob"); return data->front(); } string& StrBlob::back() { check(0, "back on empty StrBlob"); return data->back(); } void StrBlob::pop_back() { // 刪除尾元素 check(0, "pop_back empty StrBlob"); return data->pop_back(); } string& front() const { return data->front(); }; string& back() const { return data->back(); };private: shared_ptr<vector<string>> data; void StrBlob::check(size_type i, const string &msg) const { // 檢查元素是否存在 if (i >= data->size()) // 若不存在 throw out_of_range(msg); // 拋出異常 }};class StrBlobPtr {public: StrBlobPtr() : curr(0) {}; StrBlobPtr(StrBlob &a, size_t sz = 0) : wptr(a.data), curr(sz) {}; string & deref() const { auto p = check(curr, "dereference past end"); return (*p)[curr]; // check成功，返回一個p指針，指向make_shared指向的vector } // 解引用，make_shared獲取vector，用下表運算符返回curr位置上的對象 StrBlobPtr& incr() { check(curr, "increment past end of StrBlobPtr"); ++curr; return *this; } bool operator!=(const StrBlobPtr& p) { return p.curr != curr; }private: weak_ptr<vector<string>> wptr; size_t curr; shared_ptr<vector<string>> check(size_t i, const string& msg) const { auto rent = wptr.lock(); if (!rent) throw runtime_error("unbound StrBlobPtr"); if (i >= rent->size()) throw out_of_range(msg); return rent; }};StrBlobPtr StrBlob::begin(){ return StrBlobPtr(*this);}StrBlobPtr StrBlob::end(){ return StrBlobPtr(*this, data->size());}新聞熱點
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