c++11 智能指针 unique_ptr、shared_ptr与weak_ptr

C++11中有unique_ptr、shared_ptr与weak_ptr等智能指针(smart pointer)，定义在<memory>中。

可以对动态资源进行管理，保证任何情况下，已构造的对象最终会销毁，即它的析构函数最终会被调用。

unique_ptr

unique_ptr持有对对象的独有权，同一时刻只能有一个unique_ptr指向给定对象（通过禁止拷贝语义、只有移动语义来实现）。

unique_ptr指针本身的生命周期：从unique_ptr指针创建时开始，直到离开作用域。

离开作用域时，若其指向对象，则将其所指对象销毁(默认使用delete操作符，用户可指定其他操作)。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <vector>
#include <map>

void mytest()
{
    std::unique_ptr<int> up1(new int(11));   // 无法复制的unique_ptr
    //unique_ptr<int> up2 = up1;        // err, 不能通过编译
    std::cout << *up1 << std::endl;   // 11

    std::unique_ptr<int> up3 = std::move(up1);    // 现在p3是数据的唯一的unique_ptr

    std::cout << *up3 << std::endl;   // 11
    //std::cout << *up1 << std::endl;   // err, 运行时错误
    up3.reset();            // 显式释放内存
    up1.reset();            // 不会导致运行时错误
    //std::cout << *up3 << std::endl;   // err, 运行时错误

    std::unique_ptr<int> up4(new int(22));   // 无法复制的unique_ptr
    up4.reset(new int(44)); //"绑定"动态对象
    std::cout << *up4 << std::endl; // 44

    up4 = nullptr;//显式销毁所指对象，同时智能指针变为空指针。与up4.reset()等价

    std::unique_ptr<int> up5(new int(55));
    int *p = up5.release(); //只是释放控制权，不会释放内存
    std::cout << *p << std::endl;
    //cout << *up5 << endl; // err, 运行时错误
    delete p; //释放堆区资源

    return;
}

int main()
{
    mytest();

    system("pause");
    return 0;
}

shared_ptr

shared_ptr允许多个该智能指针共享第“拥有”同一堆分配对象的内存，这通过引用计数（reference counting）实现，会记录有多少个shared_ptr共同指向一个对象，一旦最后一个这样的指针被销毁，也就是一旦某个对象的引用计数变为0，这个对象会被自动删除。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <vector>
#include <map>

void mytest()
{
    std::shared_ptr<int> sp1(new int(22));
    std::shared_ptr<int> sp2 = sp1;
    std::cout << "cout: " << sp2.use_count() << std::endl; // 打印引用计数

    std::cout << *sp1 << std::endl;
    std::cout << *sp2 << std::endl;

    sp1.reset(); // 显示让引用计数减一
    std::cout << "count: " << sp2.use_count() << std::endl; // 打印引用计数

    std::cout << *sp2 << std::endl; // 22

    return;
}

int main()
{
    mytest();

    system("pause");
    return 0;
}

weak_ptr

weak_ptr是为配合shared_ptr而引入的一种智能指针来协助shared_ptr工作，它可以从一个shared_ptr或另一个weak_ptr对象构造，它的构造和析构不会引起引用计数的增加或减少。没有重载 * 和 -> 但可以使用lock获得一个可用的shared_ptr对象

weak_ptr的使用更为复杂一点，它可以指向shared_ptr指针指向的对象内存，却并不拥有该内存，而使用weak_ptr成员lock，则可返回其指向内存的一个share_ptr对象，且在所指对象内存已经无效时，返回指针空值nullptr。

注意：weak_ptr并不拥有资源的所有权，所以不能直接使用资源。
可以从一个weak_ptr构造一个shared_ptr以取得共享资源的所有权。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <vector>
#include <map>

void check(std::weak_ptr<int> &wp)
{
    std::shared_ptr<int> sp = wp.lock(); // 转换为shared_ptr<int>
    if (sp != nullptr)
    {
        std::cout << "still: " << *sp << std::endl;
    }
    else
    {
        std::cout << "still: " << "pointer is invalid" << std::endl;
    }
}

void mytest()
{
    std::shared_ptr<int> sp1(new int(22));
    std::shared_ptr<int> sp2 = sp1;
    std::weak_ptr<int> wp = sp1; // 指向shared_ptr<int>所指对象

    std::cout << "count: " << wp.use_count() << std::endl; // count: 2
    std::cout << *sp1 << std::endl; // 22
    std::cout << *sp2 << std::endl; // 22
    check(wp); // still: 22

    sp1.reset();
    std::cout << "count: " << wp.use_count() << std::endl; // count: 1
    std::cout << *sp2 << std::endl; // 22
    check(wp); // still: 22

    sp2.reset();
    std::cout << "count: " << wp.use_count() << std::endl; // count: 0
    check(wp); // still: pointer is invalid

    return;
}

int main()
{
    mytest();

    system("pause");
    return 0;
}