智能指针就是存储指向堆上分配的对象的指针,行为上与C++的原生指针基本一致,区别是不需要管理对象的销毁。智能指针可以选择在适当的时机销毁对象,可以大幅降低空悬指针和野指针等错误。所有智能指针如果是非类成员,一般都是栈上分配的对象。这里介绍boost库的智能指针,主要有: 1. scoped_ptr 概念上讲,智能指针意味着持有它所指向对象的拥有权,有责任在该对象不在需要时对其销毁。scoped_ptr只提供了RAII机制,对它指向的对象具有唯一的拥有权,不会被共享和转移。这是通过不可拷贝实现的,所以scoped无法存放到stl容器中。指向的对象在scoped_ptr析构或者reset后会被释放。scoped_ptr实现很简单,基本与原生指针性能差不多。scoped_ptr用在类成员时,可以避免在析构函数中释放指针。 - class A {
- ...
- private:
- B *obj;
- };
类A的析构函数不得不对指针obj进行delete操作,而改成scoped_ptr则可以避免:- class A {
- ...
- private:
- boost::scoped_ptr<B> obj;
- };
2. shared_ptr 以引用计数的方式共享指针的拥有权。当最后一个shared_ptr被销毁时,指向的对象也会被销毁。由于使用引用计数,无法解决循环引用的问题。shared_ptr实现了拷贝构造函数和赋值运算符,可以存放到stl容器中。同时,也实现了比较运算符,可以存放到关联容器中。 如果T *可以隐式转化(通过static_cast)为U *,那么shared_ptr<T>也可以隐式转化为shared_ptr<U>。 线程安全反面,shared_ptr支持:a. 并发读,b. 并发写多个不同的实例,c. 不支持并发读写同一个实例(需加锁)。 下列程序存在循环引用: - #include <iostream>
-
- #include <boost/shared_ptr.hpp>
- #include <boost/weak_ptr.hpp>
-
- using namespace std;
- using namespace boost;
-
- class B;
-
- class A {
- public:
- ~A() {
- cout << "ref count of B: " << bptr.use_count() << endl;
- cout << "deconstruct A" << endl;
- }
-
- shared_ptr<B> bptr;
- };
-
- class B {
- public:
- ~B() {
- cout << "ref count of A: " << aptr.use_count() << endl;
- cout << "deconstruct B" << endl;
- }
-
- shared_ptr<A> aptr;
- };
-
- void test()
- {
- cout << "begin" << endl;
- shared_ptr<A> aptr(new A);
- shared_ptr<B> bptr(new B);
-
- aptr->bptr = bptr;
- bptr->aptr = aptr;
-
- cout << "ref count of bptr: " << bptr.use_count() << endl;
- cout << "ref count of aptr: " << aptr.use_count() << endl;
-
- cout << "end" << endl;
- }
-
- int main()
- {
- test();
- cout << "after test" << endl;
- }
运行程序,可以发现A和B都没有被析构。下面通过weak_ptr解决这种循环引用的问题。
- begin
- ref count of bptr: 2
- ref count of aptr: 2
- end
- after test
3. weak_ptr weak_ptr不管理对象的生命周期,但是可以感知一个对象的生死。weak_ptr是弱引用,用它指向一个对象,不会增加其引用计数。weak_ptr指向的对象底层有shared_ptr管理,要通过weak_ptr访问这个对象,必须构造成shread_ptr才行。具体可以通过shared_ptr的构造函数或者是lock方法。当最后一个指向该对象的shared_ptr被销毁时,该对象也会被销毁。此时,调用shared_ptr的构造函数会抛出boost::bad_weak_ptr异常,lock返回的shared_ptr是空的。 weak_ptr实现了拷贝构造函数、赋值运算符和比较运算符所以可以放入stl容器和关联容器中。 下面看一下,weak_ptr是如何解决循环引用,将类B中指向aptr的shared_ptr改为weak_ptr即可。
- #include <iostream>
-
- #include <boost/shared_ptr.hpp>
- #include <boost/weak_ptr.hpp>
-
-
- using namespace std;
- using namespace boost;
-
- class B;
-
- class A {
- public:
- ~A() {
- cout << "ref count of B: " << bptr.use_count() << endl;
- cout << "deconstruct A" << endl;
- }
-
- shared_ptr<B> bptr;
- };
-
- class B {
- public:
- ~B() {
- cout << "ref count of A: " << aptr.use_count() << endl;
- cout << "deconstruct B" << endl;
- }
- weak_ptr<A> aptr;
- };
-
- void test()
- {
- cout << "begin" << endl;
- shared_ptr<A> aptr(new A);
- shared_ptr<B> bptr(new B);
-
- weak_ptr<A> waptr(aptr);
-
- aptr->bptr = bptr;
- bptr->aptr = waptr;
-
- cout << "ref count of bptr: " << bptr.use_count() << endl;
- cout << "ref count of aptr: " << waptr.use_count() << endl;
-
- cout << "end" << endl;
- }
-
- int main()
- {
- test();
- cout << "after test" << endl;
- }
运行结果:
- begin
- ref count of bptr: 2
- ref count of aptr: 1
- end
- ref count of B: 1
- deconstruct A
- ref count of A: 0
- deconstruct B
- after test
可以看到A和B都被析构了,并且在test函数的结尾处,检查aptr的引用计数是1,而bptr是2,这是因为weak_ptr指向这个对象,不会引起引用计数的改变。
|