c++ auto_ptr智能指针


该类型在头文件memory中,在程序的开通通过 #include<memory> 导入,接下来讲解该智能指针的作用和使用。

使用方法:

  auto_ptr<type> ptr(new type());   这是该指针的定义形式,其中 type 是指针指向的类型,ptr 是该指针的名称。

  比如该type 是int,具体定义如下:

  auto_ptr<int> ptr(new int(4));

  比如该type 是map<int,vector<int> >,具体定义如下:

  auto_ptr<map<int,vector<int> > > ptr(new map<int,vector<int> > ());

  当然可以先定义,后赋值,如下所示:

  auto_ptr<map<int,int> > ptr;

  ptr = auto_ptr<map<int,int> >(new map<int,int> ());

作用1:保证一个对象在某个时间只能被一个该种类型的智能指针所指向,就是通常所说的对象所有权。

作用2:对指向的对象自动释放的作用,详情看如下代码。

代码片段一:

#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 = ;i<MAXN;i++)
p->insert(make_pair(i,i));
}
}; int main(int argc,char *argv[])
{
for(int i = ;i<;i++)
{
Sleep();
cout << i << endl; // 输出 创建次数
test_ptr * tmp = new test_ptr(); } system("pause");
return ;
}

在某些情况下,可能我们就会写出上面的代码来,通过运行会发现存在内存溢出。对于一些经验老道的程序员可能会作如下改写:

代码片段二:

#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 = ;i<MAXN;i++)
p->insert(make_pair(i,i));
} ~test_ptr()
{
delete p;
} }; int main(int argc,char *argv[])
{
for(int i = ;i<;i++)
{
Sleep();
cout << i << endl;
test_ptr * tmp = new test_ptr(); } system("pause");
return ;
}

在test_ptr 类中的析构函数中添加内存释放代码,但是在main函数中,定义的局部指针,当局部指针失效时并不会自动调用析构函数,在这种情况下也会导致内存泄漏问题。当然,如果细心的程序员可以在 test_ptr * tmp = new test_ptr() 后面加上一句 delete tmp ,这样也能够释放内存,不会出现内存泄漏问题。但是在某些情况下,很容易漏写,为了解决此问题,auto_ptr 就能发挥作用了。

代码片段三:

#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 = ;i<MAXN;i++)
p->insert(make_pair(i,i));
} ~test_ptr()
{
delete p;
} }; int main(int argc,char *argv[])
{
for(int i = ;i<;i++)
{
Sleep();
cout << i << endl; //输出创建次数
auto_ptr<test_ptr> tmp = auto_ptr<test_ptr> (new test_ptr()); } system("pause");
return ;
}

在main函数中,创建test_ptr类型指针时,该指针是auto_ptr 类型的智能指针,当智能指针失效时,会自动调用该类的析构函数。所以这种写法可以不再显示调用delete 语句了。但是该智能指针也只是保证调用类的析构函数,如果析构函数并没有释放类中声明的变量,那该怎么办。

代码片段四:

#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 = ;i<MAXN;i++)
p->insert(make_pair(i,i));
}
/*
~test_ptr()
{
delete p;
}
*/
}; int main(int argc,char *argv[])
{
for(int i = ;i<;i++)
{
Sleep();
cout << i << endl; //输出创建次数
auto_ptr<test_ptr> tmp = auto_ptr<test_ptr> (new test_ptr()); } system("pause");
return ;
}

在这种情况下,还是会出现内存泄漏问题,为了解决该问题,对类中声明的指针也是需要声明为auto_ptr类型。

代码片段五:

#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 = ;i<MAXN;i++)
p->insert(make_pair(i,i));
} }; int main(int argc,char *argv[])
{
for(int i = ;i<;i++)
{
Sleep();
cout << i << endl; //输出创建次数
auto_ptr<test_ptr> tmp = auto_ptr<test_ptr> (new test_ptr()); } system("pause");
return ;
}

这样就不用显示定义类的析构函数,不用在外部显示调用delete函数,当然如果尽早调用delete函数也是可以的,尽早释放内存也比该指针失效再释放好一些,这些就是为了防止忘记调用。

通过如上分析:可以得出如下结论。

1 定义了智能指针,当智能指针失效时会自动调用类的析构函数。

2 在 类中定义的智能指针,不必在析构函数中显示的delete,当外部调用该类的析构函数时,会自动释放该智能指针指向的对象,释放内存。

3 如果类中定义的是智能指针,但是外部没有触发类中的析构函数调用,该智能指针指向的对象还是不能释放。

auto_ptr  智能指针的bug

auto_ptr 智能指针在c++ 11 标准中已经被抛弃,被抛弃的原因就是因为该bug。前面也提到过,一个对象只能被一个智能指针所引用,这样就会导致一个赋值问题。看如下代码

代码片段六:

 #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 = ;i< ;i++)
{
int a;
cin >> a;
ptr->insert(a);
} pri(ptr); pri(ptr); system("pause");
return ;
}

初看这代码没什么问题,不过运行程序会崩溃。这就是该智能指针最大的bug, 在程序32行 调用pri(ptr) ,程序到这并没什么问题,但是第二次调用pri(ptr) 时程序就会崩溃。原因就是前面讲过,一个对象智能被一个智能指针所指向,在第一次调用pri()函数时,为了保证这一原则,当把ptr指针传入pri函数时,程序内部就把ptr置为空,所以到第二次调用时,就会出现崩溃的情况。对于这种情况的解决之道就是使用shared_ptr 指针(该指针的原理是通过引用计数器来实现的)。

如果要使用shared_ptr 智能指针,需要安装boost库,该库还包括许多其他功能。有兴趣的可以尝试以下,该类中的智能指针还是比较好用。也不存在很多其他bug。

有时间再详细介绍boost库中shared_ptr指针

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