【原/转】【boost】智能指针使用规则以及介绍

智能指针机制跟Objective-C里面的retainCount引用计数有着相同的原理，当某个对象的引用计数为0是执行delete操作，类似于autorelease

初学者在使用智能指针时，很多情况下可以把它当做标准C++中的T*来理解。比如：

typedef boost::shared_ptr<CMyLargeClass>  CMyLargeClassPtr;
 
std::vector<CMyLargeClassPtr> vec;
 
vec.push_back( CMyLargeClassPtr(new CMyLargeClass("bigString")) );

这里的CMyLargeClassPtr可以用CMyLargeClass *来理解，但是在使用上还是有一些区别的，请看下面：

先看一个例子：

许多容器类，包括STL，都需要拷贝操作（例如，我们插入一个存在的元素到list,vector,或者container。）当拷贝操作是非常销毁资源的时候（这些操作时必须的），典型的操作就是使用容器指针。

std::vector<CMyLargeClass *> vec;

vec.push_back( new CMyLargeClass("bigString") );

将内存管理的任务抛给调用者，我们能够使用shared_ptr来实现。

typedef boost::shared_ptr<CMyLargeClass>  CMyLargeClassPtr;

std::vector<CMyLargeClassPtr> vec;

vec.push_back( CMyLargeClassPtr(new CMyLargeClass("bigString")) );

使用智能指针的一些操作会产生错误（突出的事那些不可用的引用计数器，一些对象太容易释放，或者根本释放不掉）。Boost增强了这种安全性，处理了所有潜在存在的危险，所以我们要遵循以下几条规则使我们的代码更加安全。

下面几条规则是你应该必须遵守的：

规则一：赋值和保存 —— 对于智能指针来说，赋值是立即创建一个实例，并且保存在那里。现在智能指针拥有一个对象，你不能手动释放它，或者取走它，这将帮助你避免意外地释放了一个对象，但你还在引用它，或者结束一个不可用的引用计数器。

规则二：_ptr<T> 不是T* —— 恰当地说，不能盲目地将一个T* 和一个智能指针类型T相互转换。意思是：

·         当创建一个智能指针的时候需要明确写出 __ptr<T> myPtr（new T）。

·         不能将T*赋值给一个智能指针。

·         不能写ptr = NULL，应该使用ptr.reset()。

·         重新找回原始指针，使用ptr.get()，不必释放这个指针，智能指针会去释放、重置、赋值。使用get()仅仅通过函数指针来获取原始指针。

·         不能通过T*指向函数指针来代表一个__ptr<T>，需要明确构造一个智能指针，或者说将一个原始指针的所有权给一个指针指针。（见规则三）

·         这是一种特殊的方法来认定这个智能指针拥有的原始指针。不过在Boost:smart pointer programming techniques 举例说明了许多通用的情况。

规则三：非循环引用 —— 如果有两个对象引用，而他们彼此都通过一个一个引用指针计数器，那么它们不能释放，Boost 提供了weak_ptr来打破这种循环引用（下面介绍）。

规则四：非临时的 share_ptr —— 不能够造一个临时的share_ptr来指向它们的函数，应该命名一个局部变量来实现。（这可以使处理以外更安全，Boost share_ptr best practices 有详细解说）。

7、 循环引用

引用计数器是一种便利的资源管理机制，它有一个基本回收机制。但循环引用不能够自动回收，计算机很难检测到。一个最简单的例子，如下：

struct CDad;

struct CChild;

typedef boost::shared_ptr<CDad>   CDadPtr;

typedef boost::shared_ptr<CChild>  CChildPtr;

struct CDad : public CSample

{

CChildPtr myBoy;

};

struct CChild : public CSample

{

CDadPtr myDad;

};

// a "thing" that holds a smart pointer to another "thing":

CDadPtr   parent(new CDadPtr);

CChildPtr child(new CChildPtr);

// deliberately create a circular reference:

parent->myBoy = child;

child->myDad = dad;

// resetting one ptr...

child.reset();

parent 仍然引用CDad对象，它自己本身又引用CChild。整个情况如下图所示：

如果我们调用dad.reset()，那么我们两个对象都会失去联系。但这种正确的离开这个引用，共享的指针看上去没有理由去释放那两个对象，我们不能够再访问那两个对象，但那两个对象的确还存在，这是一种非常严重的内存泄露。如果拥有更多的这种对象，那么将由更多的临界资源不能正常释放。

如果不能解决好共享智能指针的这种操作，这将是一个严重的问题（至少是我们不可接受的）。因此我们需要打破这种循环引用，下面有三种方法：

A、   当只剩下最后一个引用的时候需要手动打破循环引用释放对象。

B、   当Dad的生存期超过Child的生存期的时候，Child需要一个普通指针指向Dad。

C、  使用boost::weak_ptr打破这种循环引用。

方法A和B并不是一个完美的解决方案，但是可以在不使用weak_ptr的情况下让我们使用智能指针

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更多详细内容请看博客http://blog.csdn.net/dongguan131/article/details/6683843

与shared_ptr相类似的是scoped_ptr、auto_ptr。boost::scoped_ptr和std::auto_ptr非常类似，是一个简单的智能指针，二者都能够保证在离开作用域后对象被释放。

#include <string>
#include <iostream>
#include <boost/scoped_ptr.hpp>
 
class implementation
{
public:
    ~implementation() { std::cout <<"destroying implementation\n"; }
    void do_something() { std::cout << "did something\n"; }
};
 
void test()
{
    boost::scoped_ptr<implementation> impl(new implementation());
    impl->do_something();
}
 
void main()
{
    std::cout<<"Test Begin ... \n";
    test();
    std::cout<<"Test End.\n";
}

Scoped_ptr

该代码的输出结果是：

Test Begin ...
did something
destroying implementation
Test End.

可以看到：当implementation类离其开impl作用域的时候，会被自动删除，这样就会避免由于忘记手动调用delete而造成内存泄漏了。

boost::scoped_ptr的实现和std::auto_ptr非常类似，都是利用了一个栈上的对象去管理一个堆上的对象，从而使得堆上的对象随着栈上的对象销毁时自动删除。不同的是，boost::scoped_ptr有着更严格的使用限制——不能拷贝。这就意味着：boost::scoped_ptr指针是不能转换其所有权的。

1. 不能转换所有权
   boost::scoped_ptr所管理的对象生命周期仅仅局限于一个区间（该指针所在的"{}"之间），无法传到区间之外，这就意味着boost::scoped_ptr对象是不能作为函数的返回值的（std::auto_ptr可以）。
2. 不能共享所有权
   这点和std::auto_ptr类似。这个特点一方面使得该指针简单易用。另一方面也造成了功能的薄弱——不能用于stl的容器中。
3. 不能用于管理数组对象
   由于boost::scoped_ptr是通过delete来删除所管理对象的，而数组对象必须通过deletep[]来删除，因此boost::scoped_ptr是不能管理数组对象的，如果要管理数组对象需要使用boost::scoped_array类。