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【C++11】智能指针与动态内存

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简介

shared_ptr 是一个类的模板，它使用引用计数的方式来管理一个动态分配的内存资源。shared_ptr 需要一个动态分配的对象时，会在堆上分配一块内存来存储该对象，并维护一个引用计数。

shared_ptr允许多个shared_ptr指向同一个对象，通过引用计数来跟踪有多少个shared_ptr指向同一个对象。每次创建一个新的shared_ptr指向同一个对象时，引用计数增加1。当一个shared_ptr离开作用域或被重置时，引用计数减少1。当引用计数变为0时，shared_ptr会自动删除所指向的对象并释放内存。

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一、头文件

本文出现的关于shared_ptr的方法都包含在此头文件中

#include <memory>

二、初始化

1. make_shared

最安全方法是调用make_shared的标准库函数。同时引用计数从0到1。

// 指向一个值为默认值的int的shared_ptr：0
std::shared_ptr<int> p1 = make_shared<int>();
// 指向一个值为4的int的shared_ptr
std::shared_ptr<int> pt2 = make_shared<int>(4);
// 指向一个值为"555555"的string的shared_ptr
std::shared_ptr<std::string> p3= make_shared<string>(6, '5');

通常用定义一个auto对象来保存make_shared结果

// 指向一个值为默认值的int的shared_ptr：0
auto p4 = make_shared<int>();

2. 拷贝和赋值

通过拷贝和赋值也可以初始化。

auto p = make_shared<int>(4);   // p指向的引用对象只有p一个引用者，此对象引用计数为1
auto q(p);                      // p和q指向的相同对象，此对象引用计数递增变为2auto r = make_shared<int>(4);   // r指向的引用对象只有r一个引用者，引用计数为1
auto r = q;                     // 给r赋值，令它指向另一个地址// 递增q指向的对象的引用计数，此对象引用计数变为3// 递减r原来指向的对象的引用计数，此引用计数变为0，自动释放

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三、实例

#include <iostream>
#include <memory>   // for std::shared_ptr and std::unique_ptr  class Person
{
public:Person(std::string name, int age) :m_name(name), m_age(age){std::cout << "Create Person" << " " << m_name.c_str() << " " << m_age << std::endl;};~Person(){std::cout << "Destroy Person" << " " << m_name.c_str() << " " << m_age << std::endl;};private:std::string m_name;int m_age;
};int main()
{// 离开作用域场合{// 创建shared_ptrstd::shared_ptr<Person> sharedPtr = std::make_shared<Person>("Tom", 10);// 输出引用计数（ 结果：1）std::cout << "SharedPtr uses" << " " << sharedPtr.use_count() << std::endl;{// sharedPtr2和sharedPtr指向同一个对象，此对象的引用计数递增，变为2std::shared_ptr<Person> sharedPtr2 = sharedPtr;   // sharedPtr2不会调用构造函数，因为这个指针和sharedPtr指向的是同一个内存地址// 输出引用计数（ 结果：2）std::cout << "SharedPtr uses" << " " << sharedPtr.use_count() << std::endl;}// 当sharedPtr2离开作用域时，其指向对象的引用计数递减，变为1（此时还有sharedPtr指向该对象）。 std::cout << "SharedPtr uses" << " " << sharedPtr.use_count() << std::endl;}// 当sharedPtr离开作用域时，引用计数递减变为0。然后析构函数自动被调用，析构函数会检查 shared_ptr 的引用计数，如果计数为 0，则调用 reset 函数来释放对象（不用显示调用），并将指针设为null。std::cout << "Hello World!\n";return 0;
}