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boost之智能指针

  内存管理一直是令C++程序员最头疼的工作,C++继承了C那高效而又灵活的指针,使用起来稍微不小心就会导致内存泄露、野指针、越界访问等访问。虽然C++标准提供了只能指针std::auto_ptr,但是并没有解决所有问题。boost的smart_ptr库是对C++98标准的绝佳补充。它提供了六种智能指针,包括scoped_ptr、scoped_array、shared_ptr、shared_array、week_ptr、instrusive_ptr(不建议使用)。现在我们就学习一下这几种智能指针的使用方法和注意事项:

#include<boost/smart_ptr.hpp>#include<boost/smart_ptr/scoped_ptr.hpp>#include<boost/make_shared.hpp>#include<boost/enable_shared_from_this.hpp>#include<string>#include<vector>#include<cstdio>using namespace std;using namespace boost;struct posix_file{    posix_file(const char* file_name)    {        cout<<"open file:"<<file_name<<endl;    }    ~posix_file()    {        cout<<"close file"<<endl;    }};void any_func(void* p){    cout<<"some operate"<<endl;}class self_shared : public enable_shared_from_this<self_shared>{public:    self_shared(int n):x(n){}    int x;    void print()    {        cout<<"self_shared:"<<x<<endl;    }};void ptr_test(){    /*scoped_ptr*/    scoped_ptr<string> sp(new string("text"));    cout<<*sp<<endl;    cout<<sp->size()<<endl;    //delete sp; 不需要delete    //scoped_ptr<string> sp1(sp);  不允许,拷贝构造函数为私有    //scoped_ptr<string> sp2 = sp; 不允许,赋值函数为私有    //sp++; //错误,未定义++操作    scoped_ptr<int> p(new int);    if(p)  //在bool语境中测试指针是否有效    {        *p=100;    //可以向普通指针一样使用解引用操作符*        cout<<*p<<endl;    }    p.reset();   //reset()置空scoped_ptr    if(p==0)    {        cout<<"该指针为空"<<endl;    }    if(!p)  //在bool语境中测试,可以用!操作符    {        cout<<"该指针为空"<<endl;    }    //将在离开作用域是自动析构,从而关闭文件释放资源    scoped_ptr<posix_file> fp(new posix_file("a.txt"));    /*auto_ptr 和 scoped_ptr 区别*/    auto_ptr<int> ap(new int(10));  //一个int的自动指针    scoped_ptr<int> sp3(ap);  //从 auto_ptr 获得原始指针    if(ap.get()==0)  //原auto_ptr不再拥有指针    {        cout<<"该指针为空"<<endl;    }    ap.reset(new int(20));   //auto_ptr 拥有新的指针    cout<<*ap<<","<<*sp3<<endl;    auto_ptr<int> ap2;    ap2 = ap; //ap2从ap获得原始指针,发生所有权转移    if(ap.get()==0) cout<<"该指针为空"<<endl; //ap不再拥有指针    scoped_ptr<int> sp2;    //sp2 = sp;    //赋值操作,无法编译通过    /*scoped_array*/    /*构造函数接受的指针p必须是new[]的结果,而不是new表达式的结果;*/    /*没有*和->操作符重载,因为scoped_array持有的不是一个普通的指针*/    /*析构函数使用delete[]释放资源,而不是delete*/    /*提供operator[]操作符重载,可以向普通数组一样用下标访问元素*/    /*没用begin()和end()等类似容器的迭代器操作函数*/    /*不能拷贝不能赋值*/    scoped_array<int> sa(new int[100]);  //包装动态数组    sa[0] = 10;   /*调用[]重载函数 scoped_array 不提供数组索引的范围检查*/    //*(sa+1) = 20; 错误用法    int* arr = new int[100];  //一个整数的动态数组    scoped_array<int> sa1(arr); //scoped_array 对象代理原始动态数组    fill_n(&sa1[0],100,5);   //可以使用标准库算法赋值数据    sa1[10] = sa1[20] + sa1[30]; //使用起来像普通数组    /*不建议使用scoped_array*/    /*shared_ptr*/    /*shared_ptr是一个最像指针的“智能指针”,是boost.smart_ptr库中最有价值,最重要的组成部分*/    /*shared_ptr与scoped_ptr一样包装了new操作符在堆上分配的动态对象,它实现的是引用计数型的智能指针,可以自由的拷贝和赋值,可以安全的放在标准容器中*/    shared_ptr<int> spi(new int);     //一个int的shared_ptr    if(!spi) cout<<"该指针为空"<<endl;  //在bool语境中隐式转换为bool值    *spi=253;  //使用解引用操作符*    shared_ptr<string> sps(new string("smart"));    cout<<"该字符串长度:"<<sps->size()<<endl;  //使用箭头操作符->    shared_ptr<int> spi1(new int(10));    if(spi1.unique()) cout<<"是该指针的唯一持有者"<<endl;    shared_ptr<int> spi2 = spi1;  //调用拷贝构造函数    //两个shared_ptr相等,指向同一个对象,引用计数为2    cout<<"spi1:"<<spi1.use_count()<<",spi2:"<<spi2.use_count()<<endl;    shared_ptr<int> spi3 = spi2;    cout<<"spi1:"<<spi1.use_count()<<",spi2:"<<spi2.use_count()<<",spi3:"<<spi3.use_count()<<endl;    *spi3=100;    cout<<"*spi1="<<*spi1<<",*spi2="<<*spi2<<"*spi3="<<*spi3<<endl;    spi3.reset();   //停止shared_ptr的使用    cout<<"spi1:"<<spi1.use_count()<<",spi2:"<<spi2.use_count()<<",spi3:"<<spi3.use_count()<<endl;    if(!spi3) cout<<"该指针为空"<<endl;    /*shared_ptr工厂方法*/    shared_ptr<string> sps1 = make_shared<string>("make_shared");    shared_ptr<vector<int> > spv = make_shared<vector<int> >(10,2);    cout<<"spv的大小:"<<spv->size()<<endl;    cout<<(*spv)[0]<<endl;    /*shared_ptr应用与标准容器*/    typedef vector<shared_ptr<int> > vs;    vs v(10);    int i=0;    for(vs::iterator pos = v.begin();pos!=v.end();++pos)    {        (*pos) = make_shared<int> (++i);        cout<<**pos<<endl;  //此处两次解引用,先获得shared_ptr,在获得其内的值    }    shared_ptr<int> pp = v[9];    *pp = 100;    cout<<*v[9]<<endl;    shared_ptr<FILE> fp1(fopen("./1.txt","r"),fclose); //带有删除器的shared_ptr,析构的时候调用fclose关闭内部的指针    /*shared_ptr<void>*/    shared_ptr<void> vp((void*)0,any_func);  //容纳空指针,定制删除器    /*shared_array*/    /*shared_array构造函数接受的指针p必须是new[]的结果,而不能是new表达式的结果*/    /*shared_array提供operator[]操作符重载,可以像普通数组一样访问元素*/    /*没有*和->操作符重载,因为shared_array持有的不是一个普通指针*/    /*析构函数使用delete[]释放资源,而不是delete*/    int* ip = new int[100];    shared_array<int> sar(ip);    shared_array<int> sar1 = sar;    sar[0]=10;  //shared_array不提供数组索引的范围检查    cout<<"sa[0]="<<sar[0]<<",sar1[0]="<<sar1[0]<<endl;    /*shared_array可以用shared_ptr<std::vector>或者std::vector<shared_ptr>来代替*/    /*week_ptr*/    /*weak_ptr是配合shared_ptr而引入的一种智能指针,没有重载operator*和->*/    /*weak_ptr充当一个观察者,观察指针的引用计数*/    shared_ptr<int> spp(new int(10));    cout<<"该指针的引用计数:"<<spp.use_count()<<endl;    weak_ptr<int> wp(spp);  //从shared_ptr创建weak_ptr    cout<<"该指针的引用计数:"<<wp.use_count()<<endl;    if(!wp.expired())  //判断week_ptr观察的对象是否失效    {        shared_ptr<int> spp1 = wp.lock();  //获得一个shared_ptr        *spp1 = 100;        cout<<"该指针的引用计数:"<<wp.use_count()<<endl;    }    cout<<"该指针的引用计数:"<<wp.use_count()<<endl;    wp.reset();    //if(!wp) cout<<"该指针无效"<<endl; 没有重载!操作符    if(wp.expired()) cout<<"该指针无效"<<endl;    if(!wp.lock()) cout<<"获取指针失败"<<endl;    /*week_ptr的的一个重要用途就是获得this指针的shared_ptr,使对象自己能够生产shared_ptr管理自己*/    shared_ptr<self_shared> ssp = make_shared<self_shared>(314);    ssp->print();    shared_ptr<self_shared> ssp1 = ssp->shared_from_this();    ssp1->x=1000;    ssp1->print();    //警告:不能从一个普通的对象(非shared_ptr)使用shared_from_this()获取shared_ptr,例如:    //self_shared ss;    //shared_ptr<self_shared> ssp3 = ss.shared_from_this();    /*以上语法上没问题,可以编译通过,但在运行时导致shared_ptr析构时企图删除一个栈上分配的对象,发生未定义行为*/}