C++11智能指针unique_ptr用法使用场景分析

一、概述

C++ 标准模板库 STL(Standard Template Library) 一共给我们提供了四种智能指针:auto_ptr、unique_ptr、shared_ptr 和 weak_ptr,其中 auto_ptr 是 C++98 提出的,C++11 已将其摒弃,并提出了 unique_ptr 替代 auto_ptr。虽然 auto_ptr 已被摒弃,但在实际项目中仍可使用,但建议使用更加安全的 unique_ptr,后文会详细叙述。shared_ptr 和 weak_ptr 则是 C+11 从准标准库 Boost 中引入的两种智能指针。此外,Boost 库还提出了 boost::scoped_ptr、boost::scoped_array、boost::intrusive_ptr 等智能指针,虽然尚未得到 C++ 标准采纳,但是在开发实践中可以使用。

二、实现原理

  1. unique_ptr 是 C++ 11 提供的用于防止内存泄漏的智能指针中的一种实现,即使在异常发生时也可帮助避免资源泄露。
  2. unique_ptr实现了独享被管理对象指针的概念,这意味这它可确保一个对象和其对应的资源同一时间只被一个pointer拥有。一旦拥有者被销毁或者变成empty或者开始拥有另一个对象,先前拥有的那个对象就会被销毁,其任何相应资源亦会被释放。
  3. 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。

三、使用场景

先看不使用智能指针,写代码时的痛点,有可能忘记delete对象,在某处return的时候,或者在某处抛出异常,导致末尾的delete语句就没机会被调用,导致内存泄漏。在还是只new一个对象,如果new2,3甚至更多对象,那管理起来,代码变的比较复杂,而且累赘。

这是一种不好的编程风格,应该避免,因为它复杂而又容易出错。

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

class A {};
int main()
{
	A* ptrA = new A;
	try
	{
		//...
		//...
		//...
		//...
		//...
	}
	catch (...)
	{
		delete ptrA;		//1
		throw;
	}

	delete ptrA;			//2
	return 0;
}

了解了这个痛点,那么本篇的主角unique_ptr就该闪亮登场了。

unique_ptr对象可以在自身被销毁时释放其所指向的数据。并且unique_ptr它所指向的对象只有一个拥有者。

上面糟心的代码就可以用unique_ptr来优化,在也不需要delete和catch子句。

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

class A {};
int main()
{
	unique_ptr<A> upA(new A);

	//...
	//...

	return 0;
}

四、unique_ptr的目的

  • 获取某些资源
  • 执行某些操作
  • 将取得的资源释放掉

五、常用操作

unique_ptr<int> up1(new int(1));//ok
unique_ptr<int> up2 = new int(1);//error

构造函数1:可以用原始指针当实参传给构造函数。

但不能使用=赋值符,那样的话会报错,“无法从“int *”转换为“std::shared_ptr”,是不是很熟悉。

这点和share_ptr一致

构造函数2:make_unique函数

unique_ptr<string> up4 = make_unique<string>("hello");//ok

构造函数3

int* p = new int;
unique_ptr<int> up5(p);//ok
unique_ptr<int> up6(p);//logic error,这个是运行期错误,程序员必须避免这样的失误

这样的问题在于sp1,sp2,在丢失p的拥有权时释放相应资源,即会执行两次delete p操作。

不可以对unique_ptr执行copy或者assign操作,只能move,将拥有权移交给另一个unique_ptr

	int* p = new int;
	unique_ptr<int> up5(p);//ok
	unique_ptr<int> up6(up5);//error
	unique_ptr<int> up7(move(up5));//ok
操作 效果
unique_ptr up Default构造函数,建立一个empty unique pointer
unique_ptr up(ptr) 建立unique pointer令其拥有*ptr
unique_ptr up(nullptr) 建立一个empty unique pointer
unique_ptr up(move(up2)) 建立一个unique pointer,拥有up2之前拥有的pointer(up2将为empty)
up.~unique_ptr() 析构函数,调用deleter
up=up2 赋值(sp将共享sp2的拥有权,放弃其先前索拥有对象的所有权)
up=move(up2) move assignment(sp2将拥有权移交给up)
up=nullptr 对一个被拥有物调用delete,i并令为空(等价up.reset())
up1.swap(up2)==swap(up1,up2) 交换up1,up2的pointer
up.reset() 放弃拥有权,并重新初始化,使它=empty
up.reset(ptr) 放弃拥有权,重新初始化(拥有*ptr)
make_unique(…) 为一个新对象(以传入的实参为初值)建立一个unique pointer
up.get() 返回存储的pointer,就是返回原始指针,对该原始指针如果执行delete,会异常。
*up 同上
up-> 为拥有物提供成员访问
if(up) 判断sp是否empty
get_deleter(up) 返回deleter的地址(如果有的话),没有返回nullptr

到此这篇关于C++11智能指针unique_ptr用法介绍的文章就介绍到这了,更多相关C++11 unique_ptr智能指针内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们!

时间: 2021-08-06

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