淺談C++的智能指針

淺談C++的智能指針

內存泄露是C++程序員都頭疼的大問題。C++缺乏像JAVA、C#一樣,擁有GC這麼一項有利的武器,它將內存管理的部分權限交給了程序員。雖然GC的存在節約了開發、排錯的時間與成本,但是C++爲了追求運行速度而20年來堅決不予補充進其標準。(題外話:C++通過加大開發難度去換取執行速度的做法,在現在看來不知是否能給與正面的評價,還是留給將來再說吧。)

  從此,在堆上申請了內存忘了釋放、所造成的內存泄露的問題就一直困擾着C++程序員。也許爲了稍許彌補沒有垃圾回收器所造成的開發門檻高,各大廠商開發的C++庫中都像COM學習引入智能指針試圖解決部分目前存在的問題。

 智能指針是存儲指向動態分配(堆)對象指針的類, 用於生存期控制,能夠確保自動正確的銷燬動態分配的對象,防止內存泄露。它的一種通用實現技術是使用引用計數(referencecount)。智能指針類將一個計數器與類指向的對象相關聯,引用計數跟蹤該類有多少個對象共享同一指針。每次創建類的新對象時,初始化指針並將引用計數置爲1;當對象作爲另一對象的副本而創建時,拷貝構造函數拷貝指針並增加與之相應的引用計數;對一個對象進行賦值時,賦值操作符減少左操作數所指對象的引用計數(如果引用計數爲減至0,則刪除對象),並增加右操作數所指對象的引用計數;調用析構函數時,構造函數減少引用計數(如果引用計數減至0,則刪除基礎對象)。

  說到智能指針,我們一定要看看標準C++庫提供的“搞笑的”智能指針:auto_ptr。

 標準庫中提供了C++程序的基本設施。雖然C++標準庫隨着C++標準折騰了許多年,直到標準的出臺才正式定型,網上評論C++標準庫時都說:“在標準庫的實現上卻很令人欣慰得看到多種實現,並且已被實踐證明爲有工業級別強度的佳作。”但目前的標準C++中,只有一種獨苗智能指針:std::auto_ptr。

  auto_ptr指針是一個RAII對象,它初始化時獲得資源,析構時自動釋放資源(生命期結束).它的缺點數不勝數:
1、auto_ptr要求一個對象只能有一個擁有者,嚴禁一物二主
2、缺少對引用數和數組的支持。
3、不可將auto_ptr對象作爲STL容器的元素。C++標準明確禁止這樣做,否則可能會碰到不可預見的結果。(這一條暈死一大片)。
4、auto_ptr在被複制的時候會傳輸所有權

反正由此可見:標準庫的智能指針就是無甚大用。

    在這樣的情況下,C++標準委員會自然需要考慮引入新的智能指針。目前由C++標準委員會庫工作組發起的Boost 組織開發了Boost系列智能指針。

  在Boost中的智能指針有五種: scoped_ptr,scoped_array,shared_ptr,shared_array,weak_ptr.

前4種完全是針對標準庫中的auto_ptr提出解決方案,如:scope_ptr是針對“auto_ptr在被複制的時候會傳輸所有權”這一弱點提出的。最後一種沒見過,看名字像是弱引用智能指針,我懷疑是不是類似於JAVA中弱引用一樣,有待進一步學習。
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