C++智能指针的使用：shared_ptr、weak_ptr、unique_ptr的使用，使用案例说明。

news2024/12/26 11:14:37

系列文章目录

本章内容：
（1）shared_ptr、weak_ptr、unique_ptr的介绍
（2）单独使用share_ptr造成的内存泄漏
（3）shared_ptr和weak_ptr的配合使用

文章目录

  • 系列文章目录
  • 前言
  • 一、shared_ptr、weak_ptr、unique_ptr的使用
    • 1.1 shared_ptr
    • 1.2 weak_ptr
      • 1、weak_ptr指针的创建
      • 2、weak_ptr模板类提供的成员方法
    • 1.3 unique_ptr
  • 二、使用步骤
    • 1.shared_ptr单独使用案例
    • 2.weak_ptr和shared_ptr配合使用案例
  • 总结

前言

C/C++ 为了实现对内存的细粒度的操作，没有设计垃圾收集器。因此，使用 C/C++ 编写项目时，开发人员需要格外注意内存的申请和释放。本文介绍了shared_ptr和weak_ptr源码，分析了它们对内存泄漏的检测方式，并指出它们所存在的不足。希望读者可以通过改
进指针算法或 share_ptr 来规避内存泄漏，尽量不要写出连
检测算法也无法处理的代码结构。

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、shared_ptr、weak_ptr、unique_ptr的使用

1.1 shared_ptr

share_ptr是C++11新添加的智能指针，它限定的资源可以被多个指针共享。

只有指向动态分配的对象的指针才能交给 shared_ptr 对象托管。将指向普通局部变量、全局变量的指针交给 shared_ptr 托管，编译时不会有问题，但程序运行时会出错，因为不能析构一个并没有指向动态分配的内存空间的指针。

1.2 weak_ptr

C++11 weak_ptr智能指针
和 shared_ptr、unique_ptr 类型指针一样，weak_ptr 智能指针也是以模板类的方式实现的。weak_ptr（ T 为指针所指数据的类型）定义在头文件，并位于 std 命名空间中。因此，要想使用 weak_ptr 类型指针，程序中应首先包含如下 2 条语句：

#include <memory>
using namespace std;

第 2 句并不是必须的，可以不添加，则后续在使用 unique_ptr 指针时，必须标注std::。

需要注意的是，C++11标准虽然将 weak_ptr 定位为智能指针的一种，但该类型指针通常不单独使用（没有实际用处），只能和 shared_ptr 类型指针搭配使用。甚至于，我们可以将 weak_ptr 类型指针视为 shared_ptr 指针的一种辅助工具，借助 weak_ptr 类型指针， 我们可以获取 shared_ptr 指针的一些状态信息，比如有多少指向相同的 shared_ptr 指针、shared_ptr 指针指向的堆内存是否已经被释放等等。

需要注意的是，当 weak_ptr 类型指针的指向和某一 shared_ptr 指针相同时，weak_ptr 指针并不会使所指堆内存的引用计数加 1；同样，当 weak_ptr 指针被释放时，之前所指堆内存的引用计数也不会因此而减 1。也就是说，weak_ptr 类型指针并不会影响所指堆内存空间的引用计数。

除此之外，weak_ptr 模板类中没有重载 * 和 -> 运算符，这也就意味着，weak_ptr 类型指针只能访问所指的堆内存，而无法修改它。

1、weak_ptr指针的创建

创建一个 weak_ptr 指针，有以下 3 种方式：

  1. 可以创建一个空 weak_ptr 指针，例如：
std::weak_ptr<int> wp1;
  1. 凭借已有的 weak_ptr 指针，可以创建一个新的 weak_ptr 指针，例如：
std::weak_ptr<int> wp2 (wp1);

若 wp1 为空指针，则 wp2 也为空指针；反之，如果 wp1 指向某一 shared_ptr 指针拥有的堆内存，则 wp2 也指向该块存储空间（可以访问，但无所有权）。

  1. weak_ptr 指针更常用于指向某一 shared_ptr 指针拥有的堆内存，因为在构建 weak_ptr 指针对象时，可以利用已有的 shared_ptr 指针为其初始化。例如：
std::shared_ptr<int> sp (new int);
std::weak_ptr<int> wp3 (sp);

由此，wp3 指针和 sp 指针有相同的指针。再次强调，weak_ptr 类型指针不会导致堆内存空间的引用计数增加或减少。

2、weak_ptr模板类提供的成员方法

和 shared_ptr、unique_ptr 相比，weak_ptr 模板类提供的成员方法不多

weak_ptr指针可调用的成员方法

operator=()重载 = 赋值运算符，是的 weak_ptr 指针可以直接被 weak_ptr 或者 shared_ptr 类型指针赋值。
swap(x)其中 x 表示一个同类型的 weak_ptr 类型指针，该函数可以互换 2 个同类型 weak_ptr 指针的内容。
reset()将当前 weak_ptr 指针置为空指针。
use_count()看指向和当前 weak_ptr 指针相同的 shared_ptr 指针的数量。
expired()判断当前 weak_ptr 指针为否过期（指针为空，或者指向的堆内存已经被释放）
lock()如果当前 weak_ptr 已经过期，则该函数会返回一个空的 shared_ptr 指针；反之，该函数返回一个和当前 weak_ptr 指向相同的 shared_ptr 指针。

再次强调，weak_ptr 模板类没有重载 * 和 -> 运算符，因此 weak_ptr 类型指针只能访问某一 shared_ptr
指针指向的堆内存空间，无法对其进行修改。

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
int main()
{
    std::shared_ptr<int> sp1(new int(10));
    std::shared_ptr<int> sp2(sp1);
    std::weak_ptr<int> wp(sp2);
    //输出和 wp 同指向的 shared_ptr 类型指针的数量
    cout << wp.use_count() << endl;
    //释放 sp2
    sp2.reset();
    cout << wp.use_count() << endl;
    //借助 lock() 函数，返回一个和 wp 同指向的 shared_ptr 类型指针，获取其存储的数据
    cout << *(wp.lock()) << endl;
    return 0;
}

在这里插入图片描述

1.3 unique_ptr

unique_ptr 是一个独享所有权的智能指针，它提供了严格意义上的所有权。它取代了C++98中的auto_ptr。

unique_ptr对象包装一个原始指针，并负责其生命周期。当该对象被销毁时，会在其析构函数中删除关联的原始指针。

unique_ptr具有->和*运算符重载符，因此它可以像普通指针一样使用。

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;

struct Task {
    int mId;
    Task(int id) :mId(id) {
        cout << "Task::Constructor" << endl;
    }
    ~Task() {
        cout << "Task::Destructor" << endl;
    }
};

int main()
{
    // 通过原始指针创建 unique_ptr 实例
    //shared_ptr<Task> taskPtr(new Task(23));
    //int id = taskPtr->mId;

    //调用其lock函数来获得shared_ptr示例，进而访问原始对象。
    //weak_ptr<Task> weak1 = taskPtr;
    //int id = weak1.lock()->mId;

    unique_ptr<Task> taskPtr(new Task(23));
    int id = taskPtr->mId;

    cout << id << endl;

    return 0;
}

在这里插入图片描述

不管函数正常退出还是异常退出（由于某些异常），也会始终调用taskPtr的析构函数。因此，原始指针将始终被删除并防止内存泄漏。

二、使用步骤

1.shared_ptr单独使用案例

两个shared_ptr指针互相引用导致的资源释放失败的例子:

代码如下（示例）：

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>
using namespace std;

class B;
class A
{
public:
    shared_ptr<B> pb_;
    ~A()
    {
        cout << "A delete\n";
    }
};
class B
{
public:
    shared_ptr<A> pa_;
    ~B()
    {
        cout << "B delete\n";
    }
};

void fun() {
    shared_ptr<B> pb(new B());
    cout << "pb.use_count " << pb.use_count() << endl;//1
    shared_ptr<A> pa(new A());
    cout << "pa.use_count " << pa.use_count() << endl;//1

    pb->pa_ = pa;
    cout << "pb.use_count " << pb.use_count() << endl;//1
    cout << "pa.use_count " << pa.use_count() << endl;//2
    pa->pb_ = pb;
    //由于share_ptr是共享资源，所以pb所指向的资源的引用计数也会加1
    cout << "pb.use_count " << pb.use_count() << endl;//2
    cout << "pa.use_count " << pa.use_count() << endl;//2
}//程序结束时，没有调用A和B的析构函数

int main()
{
    fun();
    system("pause");
    return 0;
}

在这里插入图片描述

注意，不能用下面的方式使得两个 shared_ptr 对象托管同一个指针：

A* p = new A(10);

shared_ptr <A> sp1(p), sp2(p);

sp1 和 sp2 并不会共享同一个对 p 的托管计数，而是各自将对 p 的托管计数都记为 1（sp2 无法知道 p 已经被 sp1 托管过）。这样，当 sp1 消亡时要析构 p，sp2 消亡时要再次析构 p，这会导致程序崩溃。

2.weak_ptr和shared_ptr配合使用案例

代码如下（示例）：

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>
using namespace std;

class B;
class A
{
public:
    weak_ptr<B> pb_weak;
    ~A()
    {
        cout << "A delete\n";
    }
};
class B
{
public:
    shared_ptr<A> pa_;
    ~B()
    {
        cout << "B delete\n";
    }
    void print() {
        cout << "This is B" << endl;
    }
};

void fun() {
    shared_ptr<B> pb(new B());
    cout << "pb.use_count " << pb.use_count() << endl;//1
    shared_ptr<A> pa(new A());
    cout << "pa.use_count " << pa.use_count() << endl;//1

    pb->pa_ = pa;
    cout << "pb.use_count " << pb.use_count() << endl;//1
    cout << "pa.use_count " << pa.use_count() << endl;//2

    pa->pb_weak = pb;
    cout << "pb.use_count " << pb.use_count() << endl;//1：弱引用不会增加所指资源的引用计数use_count()的值
    cout << "pa.use_count " << pa.use_count() << endl;//2

    shared_ptr<B> p = pa->pb_weak.lock();
    p->print();//不能通过weak_ptr直接访问对象的方法，须先转化为shared_ptr
    cout << "pb.use_count " << pb.use_count() << endl;//2
    cout << "pa.use_count " << pa.use_count() << endl;//2
}//函数结束时,调用A和B的析构函数

//资源B的引用计数一直就只有1，当pb析构时，B的计数减一，变为0，B得到释放，
//B释放的同时也会使A的计数减一，同时pa自己析构时也会使资源A的计数减一，那么A的计数为0，A得到释放。


int main()
{
    fun();
    system("pause");
    return 0;
}

在这里插入图片描述

总结

  1. weak_ptr是一种用于解决shared_ptr相互引用时产生死锁问题的智能指针。如果有两个shared_ptr相互引用，那么这两个shared_ptr指针的引用计数永远不会下降为0，资源永远不会释放。weak_ptr是对对象的一种弱引用，它不会增加对象的use_count，weak_ptr和shared_ptr可以相互转化，shared_ptr可以直接赋值给weak_ptr，weak_ptr也可以通过调用lock函数来获得shared_ptr。
  2. weak_ptr指针通常不单独使用，只能和 shared_ptr
    类型指针搭配使用。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，对象也还是会被释放。
  3. weak_ptr并没有重载operator->和operator
    *操作符，因此不可直接通过weak_ptr使用对象，典型的用法是调用其lock函数来获得shared_ptr示例，进而访问原始对象。

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/1193695.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

PHP编写采集药品官方数据的程序

PHP编写采集药品官方数据的程序

在 PHP 中编写爬虫程序&#xff0c;首先我们需要引入一些必要的库&#xff0c;如 curl 和 file_get_contents。然后&#xff0c;我们需要设置爬虫ip信息&#xff0c;以便我们可以从指定的爬虫ip服务器上获取数据。 // 引入必要的库 require_once curl.php;// 设置爬虫ip信息 $p…
阅读更多...
振南技术干货集：振南当年入门C语言和单片机的那些事儿（3）

振南技术干货集：振南当年入门C语言和单片机的那些事儿（3）

注解目录 第一章《振南当年入门 C 语言和单片机的那些事儿》 1、注定堕入单片机 1.1 懵懂好奇的我 &#xff08;小时候好奇的性格经常让我屁股开花。初中开始对计算机产生兴趣&#xff0c;并一发不可收拾。&#xff09; 1.2 我的 C 语言学习经历 &#xff08;上大学后自学…
阅读更多...
虚拟机网络没有有效的ip配置

虚拟机网络没有有效的ip配置

虚拟机网络没有有效的ip配置&#xff1a; 原因猜测&#xff1a;或许是之前使用的操作系统把网络给占了。 解决方法&#xff1a;点击虚拟机的 遍历->网络编辑器->移除不要的网络&#xff0c;然后添加网络。&#xff08;下面的图就是我把虚拟网络全部移除&#xff0c;然后…
阅读更多...
ke10javaweb停更

ke10javaweb停更

<jsp:getProperty property"isval" name "username"/> property来修改属性,name是类 所以如果调用tip在前面那么就是没有设置值 证明是先到java里面去运转
阅读更多...
JNPF开发平台：加速企业数字化转型，提升业务效率

JNPF开发平台：加速企业数字化转型，提升业务效率

如今&#xff0c;随着信息化的深入发展&#xff0c;数字化转型已经成为企业生存和发展的关键。为了在竞争激烈的市场中保持领先地位&#xff0c;企业需要快速地适应变化&#xff0c;优化业务流程&#xff0c;并提供优质的用户体验。而在这其中&#xff0c;低代码开发平台JNPF是…
阅读更多...
VulnHub Nullbyte

VulnHub Nullbyte

一、信息收集 1.nmap扫描 arp-scan -l扫描内网存活主机 ┌──(root&#x1f480;kali)-[~/桌面] └─# nmap -sS -A -p- 192.168.103.201/24 -sS 半扫描 -A 扫描详细信息 -p- 扫描全端口发现开放了80、111、777、50978端口 且发现777端口开放了ssh服务&#xff0c;说明他把…
阅读更多...
SQL Server 2022 安装步骤——SQL Server设置身份验证教程

SQL Server 2022 安装步骤——SQL Server设置身份验证教程

目录 前言: 安装详细步骤: 第一步: 第二步: 第三步: 第四步: SQL Server 连接的方式: Window验证: SQL Server验证: 两者之间区别: 总结: SQL Server身份验证登录配置教程:​ 第一步: 第二步: 第三步: 番外篇: 前言: 本文讲解&#xff0c;如何安装SQL Server安…
阅读更多...
Android修行手册-POI操作Excel实现超链接并且变为蓝色

Android修行手册-POI操作Excel实现超链接并且变为蓝色

点击跳转>Unity3D特效百例点击跳转>案例项目实战源码点击跳转>游戏脚本-辅助自动化点击跳转>Android控件全解手册点击跳转>Scratch编程案例点击跳转>软考全系列 &#x1f449;关于作者 专注于Android/Unity和各种游戏开发技巧&#xff0c;以及各种资源分享&…
阅读更多...
RESTFUL是什么,为什么使用,有什么优点

RESTFUL是什么,为什么使用,有什么优点

ESTful&#xff08;Representational State Transfer&#xff09;是一种软件架构风格&#xff0c;用于设计网络应用程序和服务。它是一种面向资源的设计理念&#xff0c;强调资源的标识、表现层和统一接口。RESTful 架构的设计原则和优点使得它成为构建分布式系统和 Web 服务的…
阅读更多...
【CMU 15-445】Proj1 Buffer Pool Manager

【CMU 15-445】Proj1 Buffer Pool Manager

Buffer Pool Manager 通关记录Task1 LRU-K Replacement PolicyTask2 Disk SchedulerTask3 Buffer Pool ManagerFlushPageFlushAllPagesUnpinPageNewPageFetchPageDeletePage Optimizations CMU-15445汇总 本文对应的project版本为CMU-Fall-2023的project1 由于Andy要求&#xf…
阅读更多...
切换数据库的临时表空间为temp1 / 切换数据库的undo表空间为 undotbs01

切换数据库的临时表空间为temp1 / 切换数据库的undo表空间为 undotbs01

目录 ​编辑 一、切换临时表空间 1、登录数据库 2、查询默认临时表空间 3、创建临时表空间temp1&#xff08;我们的目标表空间&#xff09; 4、修改默认temp表空间 5、查询用户默认临时表空间 6、命令总结&#xff1a; 二、切换数据库的undo表空间 1、查询默认undo表…
阅读更多...
护眼台灯横评|书客、明基、松下品牌大测评告诉你谁才是最亮的星！

护眼台灯横评|书客、明基、松下品牌大测评告诉你谁才是最亮的星！

护眼台灯哪个牌子好&#xff1f;随着护眼台灯普及率的日渐提高&#xff0c;护眼台灯市场也是十分火爆&#xff0c;但很多商家为了盈利&#xff0c;总是把重心放在宣传和营销手段上&#xff0c;从而导致护眼台灯的产品质量不过关&#xff0c;在使用过后不仅没有起到缓解眼睛疲劳…
阅读更多...
【CASS精品教程】cass 3d基于osgb三维模型生成等高线的两种方法

【CASS精品教程】cass 3d基于osgb三维模型生成等高线的两种方法

对于植被、房屋稀少的地方，可以基于osgb模型直接生成等高线。本文讲解在cass11.0 3d中基于osgb三维模型生成等高线的两种方法。 一、加载osgb三维模型 二、生成等高线 1. 绘制等高线 cass11版本提供了绘制单个等高线的功能。 点击【绘制等高线】，提示输入等高距。 输入固定…
阅读更多...
JVM中jhat虚拟机堆转储快照分析工具

JVM中jhat虚拟机堆转储快照分析工具

jhat虚拟机堆转储快照分析工具 1、jhat jhat也是jdk内置的工具之一。主要是用来分析java堆的命令&#xff0c;可以将堆中的对象以html的形式显示出来&#xff0c;包括对 象的数量&#xff0c;大小等等&#xff0c;并支持对象查询语言。 使用jmap等方法生成java的堆文件后&a…
阅读更多...
【考研数据结构代码题3】用栈实现十进制数转为八进制数

【考研数据结构代码题3】用栈实现十进制数转为八进制数

题目&#xff1a;将十进制数m1348转换成八进制数 难度&#xff1a;★ 算法思路&#xff1a;十进制转八进制的核心原理是“用辗转相除法不断对8取余&#xff0c;最后将余数反向输出”&#xff0c;即先求出来的余数后输出&#xff0c;符合“先进后出”的栈的特性&#xff0c;故设…
阅读更多...
七个优秀微服务跟踪工具

七个优秀微服务跟踪工具

随着微服务架构复杂性的增加&#xff0c;在问题出现时确定问题的根本原因变得更具挑战性。日志和指标为我们提供了有用的信息&#xff0c;但并不能提供系统的完整概况。这就是跟踪的用武之地。通过跟踪&#xff0c;开发人员可以监控微服务之间的请求进度&#xff0c;从而使他们…
阅读更多...
C#基于inpoutx64读写ECRAM硬件信息

C#基于inpoutx64读写ECRAM硬件信息

inpoutx64.dll分享路径&#xff1a; 链接&#xff1a;https://pan.baidu.com/s/1rOt0xtt9EcsrFQtf7S91ag 提取码&#xff1a;7om1 1.InpOutManager&#xff1a; using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Runtime.InteropServi…
阅读更多...
多级缓存之缓存同步

多级缓存之缓存同步

缓存数据同步的常见方式有三种&#xff1a; 设置有效期&#xff1a;给缓存设置有效期&#xff0c;到期后自动删除。再次查询时更新 优势&#xff1a;简单、方便缺点&#xff1a;时效性差&#xff0c;缓存过期之前可能不一致场景&#xff1a;更新频率较低&#xff0c;时效性要…
阅读更多...
d3.js

d3.js

D3&#xff1a;Data-Driven Documents • 通过D3提供的接口来基于数据操控文档的各个图元。 标题对于D3(本讲解)最为重要的标签&#xff0c;主要操作的对象(画布) HTML - 导入D3.js D3.js作为JavaScript的外库&#xff0c;必须先将其导入&#xff0c;如&#xff1a; Python的…
阅读更多...
[autojs]用户界面GUI编程

[autojs]用户界面GUI编程

用户界面: UI视图: View attr(name, value)attr(name)whidgravitylayout_gravitymarginmarginLeftmarginRightmarginTopmarginBottompaddingpaddingLeftpaddingRightpaddingToppaddingBottombgalphaforegroundminHeightminWidthvisibilityrotationtransformPivotXtransformPivo…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023