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【C++智能指針 auto_ptr】

來(lái)源：程序員人生發(fā)布時(shí)間：2014-11-18 08:23:07 閱讀次數(shù)：2672次

《More Effective C++》ITEM M9中提到了auto_ptr，說(shuō)是當(dāng)異常產(chǎn)生的時(shí)候，怎樣釋放為對(duì)象分配的堆內(nèi)存，避免重復(fù)編寫(xiě)內(nèi)存釋放語(yǔ)句。

PS：這里書(shū)里面提到函數(shù)退出問(wèn)題，函數(shù)退出會(huì)清算棧內(nèi)存，不論是怎樣正常退出還是異常退出（唯一1種例外就是當(dāng)你調(diào)用 longjmp 時(shí)。Longjmp 的這個(gè)缺點(diǎn)是 C++率先支持異常處理的主要緣由）。建立在此基礎(chǔ)上我們才把對(duì)指針的刪除操作封裝到1個(gè)棧對(duì)象里面。這樣函數(shù)退出（異常或是正常）就會(huì)調(diào)用對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)，到達(dá)我們自動(dòng)清算所封裝指針指向的內(nèi)存的目的。

作為新手，不是很理解，記下來(lái)，學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)。

PS：C++11已不提倡用auto_ptr了，請(qǐng)看鏈接：http://www.cplusplus.com/reference/memory/auto_ptr/

Note: This class template is deprecated as of C++11. unique_ptr is a new facility with a similar functionality, but with improved security (no fake copy assignments), added features (deleters) and support for arrays. Seeunique_ptr for additional information.

以下內(nèi)容copy自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_7708265a01010lyv.html

1. auto_ptr是甚么？

auto_ptr 是C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)提供的類(lèi)模板，auto_ptr對(duì)象通過(guò)初始化指向由new創(chuàng)建的動(dòng)態(tài)內(nèi)存，它是這塊內(nèi)存的具有者，1塊內(nèi)存不能同時(shí)被分給兩個(gè)具有者。當(dāng)auto_ptr對(duì)象生命周期結(jié)束時(shí)，其析構(gòu)函數(shù)會(huì)將auto_ptr對(duì)象具有的動(dòng)態(tài)內(nèi)存自動(dòng)釋放。即便產(chǎn)生異常，通過(guò)異常的棧展開(kāi)進(jìn)程也能將動(dòng)態(tài)內(nèi)存釋放。auto_ptr不支持new 數(shù)組。

2. auto_ptr需要包括的頭文件？

#include <memory>

3. 初始化auto_ptr對(duì)象的方法？

1) 構(gòu)造函數(shù)

1] 將已存在的指向動(dòng)態(tài)內(nèi)存的普通指針作為參數(shù)來(lái)構(gòu)造

int* p = new int(33);

auto_ptr<int> api(p);

2] 直接構(gòu)造智能指針

auto_ptr< int > api( new int( 33 ) );

2) 拷貝構(gòu)造

利用已存在的智能指針來(lái)構(gòu)造新的智能指針

auto_ptr< string > pstr_auto( new string( "Brontosaurus" ) );

auto_ptr< string > pstr_auto2( pstr_auto ); //利用pstr_auto來(lái)構(gòu)造pstr_auto2

由于1塊動(dòng)態(tài)內(nèi)存智能由1個(gè)智能指針獨(dú)享，所以在拷貝構(gòu)造或賦值時(shí)都會(huì)產(chǎn)生具有權(quán)轉(zhuǎn)移的進(jìn)程。在此拷貝構(gòu)造進(jìn)程中，pstr_auto將失去對(duì)字符串內(nèi)存的所有權(quán)，而pstr_auto2將其取得。對(duì)象燒毀時(shí)，pstr_auto2負(fù)責(zé)內(nèi)存的自動(dòng)燒毀。

3) 賦值

利用已存在的智能指針來(lái)構(gòu)造新的智能指針

auto_ptr< int > p1( new int( 1024 ) );

auto_ptr< int > p2( new int( 2048 ) );

p1 = p2;

在賦值之前，由p1 指向的對(duì)象被刪除。賦值以后，p1 具有int 型對(duì)象的所有權(quán)。該對(duì)象值為2048。 p2 不再被用來(lái)指向該對(duì)象。

4. 空的auto_ptr 需要初始化嗎？

通常的指針在定義的時(shí)候若不指向任何對(duì)象，我們用Null給其賦值。對(duì)智能指針，由于構(gòu)造函數(shù)有默許值0，我們可以直接定義空的auto_ptr以下：

auto_ptr< int > p_auto_int; //不指向任何對(duì)象

5. 避免兩個(gè)auto_ptr對(duì)象具有同1個(gè)對(duì)象（1塊內(nèi)存）

由于auto_ptr的所有權(quán)獨(dú)有，所以下面的代碼會(huì)造成混亂。

int* p = new int(0);
auto_ptr<int> ap1(p);
auto_ptr<int> ap2(p);

由于ap1與ap2都認(rèn)為指針p是歸它管的，在析構(gòu)時(shí)都試圖刪除p,　兩次刪除同1個(gè)對(duì)象的行動(dòng)在C++標(biāo)準(zhǔn)中是未定義的。所以我們必須避免這樣使用auto_ptr。

6. 警惕智能指針作為參數(shù)！

1) 按值傳遞時(shí)，函數(shù)調(diào)用進(jìn)程中在函數(shù)的作用域中會(huì)產(chǎn)生1個(gè)局部對(duì)象來(lái)接收傳入的auto_ptr(拷貝構(gòu)造)，這樣，傳入的實(shí)參auto_ptr就失去了其對(duì)原對(duì)象的所有權(quán)，而該對(duì)象會(huì)在函數(shù)退出時(shí)被局部auto_ptr刪除。以下例：

void f(auto_ptr<int> ap)

{cout<<*ap;}
auto_ptr<int> ap1(new int(0));
f(ap1);
cout<<*ap1; //毛病，經(jīng)過(guò)f(ap1)函數(shù)調(diào)用，ap1已不再具有任何對(duì)象了。

2) 援用或指針時(shí)，不會(huì)存在上面的拷貝進(jìn)程。但我們其實(shí)不知道在函數(shù)中對(duì)傳入的auto_ptr做了甚么，如果當(dāng)中某些操作使其失去了對(duì)對(duì)象的所有權(quán)，那末這還是可能會(huì)致使致命的履行期毛病。

結(jié)論：const reference是智能指針作為參數(shù)傳遞的底線。

7. auto_ptr不能初始化為指向非動(dòng)態(tài)內(nèi)存

緣由很簡(jiǎn)單，delete 表達(dá)式會(huì)被利用在不是動(dòng)態(tài)分配的指針上這將致使未定義的程序行動(dòng)。

8. auto_ptr經(jīng)常使用的成員函數(shù)

1) get()

返回auto_ptr指向的那個(gè)對(duì)象的內(nèi)存地址。以下例：

int* p = new int(33);

cout << "the adress of p: "<< p << endl;

auto_ptr<int> ap1(p);

cout << "the adress of ap1: " << &ap1 << endl;

cout << "the adress of the object which ap1 point to: " << ap1.get() << endl;

輸出以下：

the adress of p: 00481E00

the adress of ap1: 0012FF68

the adress of the object which ap1 point to: 00481E00

第1行與第3行相同，都是int所在的那塊內(nèi)存的地址。第2行是ap1這個(gè)類(lèi)對(duì)象本身所在內(nèi)存的地址。

2) reset()

重新設(shè)置auto_ptr指向的對(duì)象。類(lèi)似于賦值操作，但賦值操作不允許將1個(gè)普通指針指直接賦給auto_ptr，而reset()允許。以下例：

auto_ptr< string > pstr_auto( new string( "Brontosaurus" ) );

pstr_auto.reset( new string( "Long -neck" ) );

在例子中，重置前pstr_auto具有"Brontosaurus"字符內(nèi)存的所有權(quán)，這塊內(nèi)存首先會(huì)被釋放。以后pstr_auto再具有"Long -neck"字符內(nèi)存的所有權(quán)。

注：reset(0)可以釋放對(duì)象，燒毀內(nèi)存。

3) release()

返回auto_ptr指向的那個(gè)對(duì)象的內(nèi)存地址,并釋放對(duì)這個(gè)對(duì)象的所有權(quán)。

用此函數(shù)初始化auto_ptr時(shí)可以免兩個(gè)auto_ptr對(duì)象具有同1個(gè)對(duì)象的情況（與get函數(shù)相比）。

例子以下：

auto_ptr< string > pstr_auto( new string( "Brontosaurus" ) );

auto_ptr< string > pstr_auto2( pstr_auto.get() ); //這是兩個(gè)auto_ptr具有同1個(gè)對(duì)象

auto_ptr< string > pstr_auto2( pstr_auto.release() ); //release可以首先釋放所有權(quán)

附上auto_ptr的實(shí)現(xiàn)代碼：

namespace std { template<class T> class auto_ptr { private: T* ap; public: // constructor & destructor ----------------------------------- (1) explicit auto_ptr (T* ptr = 0) throw() : ap(ptr){} ~auto_ptr() throw() { delete ap; } // Copy & assignment --------------------------------------------(2) auto_ptr (auto_ptr& rhs) throw() :ap(rhs.release()) {} template<class Y> auto_ptr (auto_ptr<Y>& rhs) throw() : ap(rhs.release()) { } auto_ptr& operator= (auto_ptr& rhs) throw() { reset(rhs.release()); return *this; } template<class Y> auto_ptr& operator= (auto_ptr<Y>& rhs) throw() { reset(rhs.release()); return *this; } // Dereference----------------------------------------------------(3) T& operator*() const throw() { return *ap; } T* operator->() const throw() { return ap; } // Helper functions------------------------------------------------(4) // value http://www.jyygyx.com/access/ T* get() const throw() { return ap; } // release ownership T* release() throw() { T* tmp(ap); ap = 0; return tmp; } // reset value void reset (T* ptr=0) throw() { if (ap != ptr) { delete ap; ap = ptr; } } // Special conversions-----------------------------------------------(5) template<class Y> struct auto_ptr_ref { Y* yp; auto_ptr_ref (Y* rhs) : yp(rhs) {} }; auto_ptr(auto_ptr_ref<T> rhs) throw() : ap(rhs.yp) { } auto_ptr& operator= (auto_ptr_ref<T> rhs) throw() { reset(rhs.yp); return *this; } template<class Y> operator auto_ptr_ref<Y>() throw() { return auto_ptr_ref<Y>(release()); } template<class Y> operator auto_ptr<Y>() throw() { return auto_ptr<Y>(release()); } }; }

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