C++中的auto_ptr智能指針的作用及使用方法詳解
智能指針(auto_ptr) 這個名字聽起來很酷是不是？其實(shí)auto_ptr 只是C++標(biāo)準(zhǔn)庫提供的一個類模板，它與傳統(tǒng)的new/delete控制內(nèi)存相比有一定優(yōu)勢，但也有其局限。本文總結(jié)的8個問題足以涵蓋auto_ptr的大部分內(nèi)容。
auto_ptr是什么？
auto_ptr 是C++標(biāo)準(zhǔn)庫提供的類模板，auto_ptr對象通過初始化指向由new創(chuàng)建的動態(tài)內(nèi)存，它是這塊內(nèi)存的擁有者，一塊內(nèi)存不能同時被分給兩個擁有者。當(dāng)auto_ptr對象生命周期結(jié)束時，其析構(gòu)函數(shù)會將auto_ptr對象擁有的動態(tài)內(nèi)存自動釋放。即使發(fā)生異常，通過異常的棧展開過程也能將動態(tài)內(nèi)存釋放。auto_ptr不支持new 數(shù)組。
該類型在頭文件memory中，在程序的開通通過 #include<memory> 導(dǎo)入，接下來講解該智能指針的作用和使用。
使用方法：
auto_ptr<type> ptr(new type()); 這是該指針的定義形式，其中 type 是指針指向的類型，ptr 是該指針的名稱。
比如該type 是int，具體定義如下：
auto_ptr<int> ptr(new int(4));
比如該type 是map<int,vector<int> >，具體定義如下：
auto_ptr<map<int,vector<int> > > ptr(new map<int,vector<int> > ());
當(dāng)然可以先定義，后賦值，如下所示：
auto_ptr<map<int,int> > ptr;
ptr = auto_ptr<map<int,int> >(new map<int,int> ());
作用1：保證一個對象在某個時間只能被一個該種類型的智能指針?biāo)赶?，就是通常所說的對象所有權(quán)。
作用2：對指向的對象自動釋放的作用，詳情看如下代碼。
代碼片段一：
#include <iostream>
#include <string.h>
#include <memory>
#include <string>
#include <Windows.h>
#include <map>
#include <ctime>
#include <vector>
using namespace std;#define MAXN 20000000
class test_ptr
{
public:
map<int,int> *p;
test_ptr()
{
p = new map<int,int>();
for(int i = 0;i<MAXN;i++)
p->insert(make_pair(i,i));
}
};
int main(int argc,char *argv[])
{
for(int i = 0;i<100;i++)
{
Sleep(1000);
cout << i << endl; // 輸出 創(chuàng)建次數(shù)
test_ptr * tmp = new test_ptr();
}
system("pause");
return 0;
}
在某些情況下，可能我們就會寫出上面的代碼來，通過運(yùn)行會發(fā)現(xiàn)存在內(nèi)存溢出。對于一些經(jīng)驗(yàn)老道的程序員可能會作如下改寫：
代碼片段二：
#include <iostream>
#include <string.h>
#include <memory>
#include <string>
#include <Windows.h>
#include <map>
#include <ctime>
#include <vector>
using namespace std;
#define MAXN 20000000
class test_ptr
{
public:
map<int,int> *p;
test_ptr()
{
//p = auto_ptr<map<int,int> > (new map<int,int>());
p = new map<int,int>();
for(int i = 0;i<MAXN;i++)
p->insert(make_pair(i,i));
}
~test_ptr()
{
delete p;
}
};
int main(int argc,char *argv[])
{
for(int i = 0;i<100;i++)
{
Sleep(1000);
cout << i << endl;
test_ptr * tmp = new test_ptr();
}
system("pause");
return 0;
}
在test_ptr 類中的析構(gòu)函數(shù)中添加內(nèi)存釋放代碼，但是在main函數(shù)中，定義的局部指針，當(dāng)局部指針失效時并不會自動調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，在這種情況下也會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏問題。當(dāng)然，如果細(xì)心的程序員可以在 test_ptr * tmp = new test_ptr() 后面加上一句 delete tmp ,這樣也能夠釋放內(nèi)存，不會出現(xiàn)內(nèi)存泄漏問題。但是在某些情況下，很容易漏寫，為了解決此問題，auto_ptr 就能發(fā)揮作用了。
代碼片段三：
#include <iostream>
#include <string.h>
#include <memory>
#include <string>
#include <Windows.h>
#include <map>
#include <ctime>
#include <vector>
using namespace std;
#define MAXN 20000000
class test_ptr
{
public:
map<int,int> *p;
test_ptr()
{
p = new map<int,int>();
for(int i = 0;i<MAXN;i++)
p->insert(make_pair(i,i));
}
~test_ptr()
{
delete p;
}
};
int main(int argc,char *argv[])
{
for(int i = 0;i<100;i++)
{
Sleep(1000);
cout << i << endl; //輸出創(chuàng)建次數(shù)
auto_ptr<test_ptr> tmp = auto_ptr<test_ptr> (new test_ptr());
}
system("pause");
return 0;
}
在main函數(shù)中，創(chuàng)建test_ptr類型指針時，該指針是auto_ptr 類型的智能指針，當(dāng)智能指針失效時，會自動調(diào)用該類的析構(gòu)函數(shù)。所以這種寫法可以不再顯示調(diào)用delete 語句了。但是該智能指針也只是保證調(diào)用類的析構(gòu)函數(shù)，如果析構(gòu)函數(shù)并沒有釋放類中聲明的變量，那該怎么辦。
代碼片段四：
#include <iostream>
#include <string.h>
#include <memory>
#include <string>
#include <Windows.h>
#include <map>
#include <ctime>
#include <vector>
using namespace std;
#define MAXN 20000000
class test_ptr
{
public:
//auto_ptr<map<int,int> > p;
map<int,int> *p;
test_ptr()
{
//p = auto_ptr<map<int,int> > (new map<int,int>());
p = new map<int,int>();
for(int i = 0;i<MAXN;i++)
p->insert(make_pair(i,i));
}
/*
~test_ptr()
{
delete p;
}
*/
};
int main(int argc,char *argv[])
{
for(int i = 0;i<100;i++)
{
Sleep(1000);
cout << i << endl; //輸出創(chuàng)建次數(shù)
auto_ptr<test_ptr> tmp = auto_ptr<test_ptr> (new test_ptr());
}
system("pause");
return 0;
}
在這種情況下，還是會出現(xiàn)內(nèi)存泄漏問題，為了解決該問題，對類中聲明的指針也是需要聲明為auto_ptr類型。
代碼片段五：
#include <iostream>
#include <string.h>
#include <memory>
#include <string>
#include <Windows.h>
#include <map>
#include <ctime>
#include <vector>
using namespace std;
#define MAXN 20000000
class test_ptr
{
public:
auto_ptr<map<int,int> > p;
test_ptr()
{
p = auto_ptr<map<int,int> > (new map<int,int>());
for(int i = 0;i<MAXN;i++)
p->insert(make_pair(i,i));
}
};
int main(int argc,char *argv[])
{
for(int i = 0;i<100;i++)
{
Sleep(1000);
cout << i << endl; //輸出創(chuàng)建次數(shù)
auto_ptr<test_ptr> tmp = auto_ptr<test_ptr> (new test_ptr());
}
system("pause");
return 0;
}
這樣就不用顯示定義類的析構(gòu)函數(shù)，不用在外部顯示調(diào)用delete函數(shù)，當(dāng)然如果盡早調(diào)用delete函數(shù)也是可以的，盡早釋放內(nèi)存也比該指針失效再釋放好一些，這些就是為了防止忘記調(diào)用。
通過如上分析：可以得出如下結(jié)論。
1 定義了智能指針，當(dāng)智能指針失效時會自動調(diào)用類的析構(gòu)函數(shù)。
2 在 類中定義的智能指針，不必在析構(gòu)函數(shù)中顯示的delete，當(dāng)外部調(diào)用該類的析構(gòu)函數(shù)時，會自動釋放該智能指針指向的對象，釋放內(nèi)存。
3 如果類中定義的是智能指針，但是外部沒有觸發(fā)類中的析構(gòu)函數(shù)調(diào)用，該智能指針指向的對象還是不能釋放。
auto_ptr 智能指針的bug
auto_ptr 智能指針在c++ 11 標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)被拋棄，被拋棄的原因就是因?yàn)樵揵ug。前面也提到過，一個對象只能被一個智能指針?biāo)茫@樣就會導(dǎo)致一個賦值問題?？慈缦麓a
代碼片段六：
#include <iostream>
#include <string.h>
#include <memory>
#include <set>
using namespace std;
#define MAXN 20000000
void pri(auto_ptr<set<int> > p)
{
set<int>::iterator ite = p->begin();
for(;ite!=p->end();ite++)
{
cout << *ite << endl;
}
}
int main(int argc,char *argv[])
{
auto_ptr<set<int> > ptr(new set<int> ());
for(int i = 0;i< 3;i++)
{
int a;
cin >> a;
ptr->insert(a);
}
pri(ptr);
pri(ptr);
system("pause");
return 0;
}
初看這代碼沒什么問題，不過運(yùn)行程序會崩潰。這就是該智能指針最大的bug, 在程序32行 調(diào)用pri(ptr) ，程序到這并沒什么問題，但是第二次調(diào)用pri(ptr) 時程序就會崩潰。原因就是前面講過，一個對象智能被一個智能指針?biāo)赶?，在第一次調(diào)用pri()函數(shù)時，為了保證這一原則，當(dāng)把ptr指針傳入pri函數(shù)時，程序內(nèi)部就把ptr置為空，所以到第二次調(diào)用時，就會出現(xiàn)崩潰的情況。對于這種情況的解決之道就是使用shared_ptr 指針（該指針的原理是通過引用計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)的）。
如果要使用shared_ptr 智能指針，需要安裝boost庫，該庫還包括許多其他功能。有興趣的可以嘗試以下，該類中的智能指針還是比較好用。也不存在很多其他bug。
以上所述是小編給大家介紹的C++中的auto_ptr智能指針實(shí)例詳解，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會及時回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對我們網(wǎng)站的支持！
欄 目：C語言
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