函数指针使用方法_函数指针使用方法图解

C++ 智能指针 – 全部用法详解 　　为什么要学习智能指针？ 　　咳咳，这个问题不是问大家的，是询问我自己的！ 　　我依稀记得刚离校出来找实习工作那会，去面试一份工作，其中有一个环节需要答题；有一道题目就是问什么是智能指针？卧槽？当时我就懵逼，智能指针我压根就没有听说过… 　　最后，面试的这份工作理所应当的黄了。 　　差不多是一年前左右吧，现在趁有闲余时间，学习一下智能指针，丰富一下自己！ 　　一、为什么要使用智能指针 　　一句话带过：智能指针就是帮我们C++程序员管理动态分配的内存的，它会帮助我们自动释放new出来的内存，从而避免内存泄漏！ 　　如下例子就是内存泄露的例子： 　　memoryLeak1函数中，new了一个字符串指针，但是没有delete就已经return结束函数了，导致内存没有被释放，内存泄露！ 　　memoryLeak2函数中，new了一个字符串指针，虽然在函数末尾有些释放内存的代码delete str，但是在delete之前就已经return了，所以内存也没有被释放，内存泄露！ 　　使用指针，我们没有释放，就会造成内存泄露。但是我们使用普通对象却不会！ 　　思考：如果我们分配的动态内存都交由有生命周期的对象来处理，那么在对象过期时，让它的析构函数删除指向的内存，这看似是一个 very nice 的方案？ 　　智能指针就是通过这个原理来解决指针自动释放的问题！ 　　C++98 提供了 auto_ptr 模板的解决方案 　　C++11 增加unique_ptr、shared_ptr 和weak_ptr 　　二、auto_ptr 　　auto_ptr 是c++ 98定义的智能指针模板，其定义了管理指针的对象，可以将new 获得（直接或间接）的地址赋给这种对象。当对象过期时，其析构函数将使用delete 来释放内存！ 　　用法: 　　头文件: #include < memory > 　　用 法: auto_ptr<类型> 变量名(new 类型) 　　例 如: 　　auto_ptr< string > str(new string(“我要成为大牛~ 变得很牛逼！”)); 　　auto_ptr<vector< int >> av(new vector< int >()); 　　auto_ptr< int > array(new int[10]); 　　例： 　　我们先定义一个类，类的构造函数和析构函数都输出一个字符串用作提示！ 　　定义一个私有成员变量，赋值20. 　　再定义一个私有成员方法用于返回这个私有成员变量。 　　当我们直接new这个类的对象，却没有释放时。。。 　　

　　可以看到，只是打印了构造函数这个字符串，而析构函数的字符却没有被打印，说明并没有调用析构函数！这就导致了内存泄露！ 　　解决内存泄露的办法，要么手动delete，要么使用智能指针！ 　　使用智能指针： 　　智能指针可以像普通指针那样使用： 　　这时再试试： 　　

　　自动调用了析构函数。 　　为什么智能指针可以像普通指针那样使用？？？ 　　因为其里面重载了 * 和 -> 运算符， * 返回普通对象，而 -> 返回指针对象。

　　具体原因不用深究，只需知道他为什么可以这样操作就像！函数中返回的是调用get()方法返回的值，那么这个get()是什么呢？ 　　智能指针的三个常用函数：get() 智能指针托管的指针地址. 　　但我们一般不会这样使用，因为都可以直接使用智能指针去操作，除非有一些特殊情况。函数原型： 　　release() 取消智能指针对动态内存的托管 　　也就是智能指针不再对该指针进行管理，改由管理员进行管理！ 　　函数原型： 　　reset() 重置智能指针托管的内存地址，如果地址不一致，原来的会被析构掉 　　reset函数会将参数的指针(不指定则为NULL)，与托管的指针比较，如果地址不一致，那么就会析构掉原来托管的指针，然后使用参数的指针替代之。然后智能指针就会托管参数的那个指针了。 　　函数原型： 　　reset函数会将参数的指针(不指定则为NULL)，与托管的指针比较，如果地址不一致，那么就会析构掉原来托管的指针，然后使用参数的指针替代之。然后智能指针就会托管参数的那个指针了。函数原型： 　　使用建议：尽可能不要将auto_ptr 变量定义为全局变量或指针； 　　除非自己知道后果，不要把auto_ptr 智能指针赋值给同类型的另外一个 智能指针； 　　C++11 后auto_ptr 已经被“抛弃”，已使用unique_ptr替代！C++11后不建议使用auto_ptr。auto_ptr 被C++11抛弃的主要原因1). 复制或者赋值都会改变资源的所有权 　　

　　2). 在STL容器中使用auto_ptr存在着重大风险，因为容器内的素必须支持可复制和可赋值 　　访问越界了！

　　3). 不支持对象数组的内存管理 　　

　　所以，C++11用更严谨的unique_ptr 取代了auto_ptr！ 　　测试代码： 　　三、unique_ptr 　　auto_ptr是用于C++11之前的智能指针。由于 auto_ptr 基于排他所有权模式：两个指针不能指向同一个资源，复制或赋值都会改变资源的所有权。auto_ptr 主要有三大问题： 　　复制和赋值会改变资源的所有权，不符合人的直觉。 　　在 STL 容器中使用auto_ptr存在重大风险，因为容器内的素必需支持可复制（copy constructable）和可赋值（assignable）。 　　不支持对象数组的操作 　　以上问题已经在上面体现出来了，下面将使用unique_ptr解决这些问题。 　　所以，C++11用更严谨的unique_ptr 取代了auto_ptr！ 　　unique_ptr 和 auto_ptr用法几乎一样，除了一些特殊。 　　unique_ptr特性 　　基于排他所有权模式：两个指针不能指向同一个资源 　　无法进行左值unique_ptr复制构造，也无法进行左值复制赋值操作，但允许临时右值赋值构造和赋值 　　保存指向某个对象的指针，当它本身离开作用域时会自动释放它指向的对象。 　　在容器中保存指针是安全的 　　A. 无法进行左值复制赋值操作，但允许临时右值赋值构造和赋值 　　

　　运行截图：

　　B. 在 STL 容器中使用unique_ptr，不允许直接赋值 　　

　　当然，运行后是直接报错的，因为vec[1]已经是NULL了，再继续访问就越界了。 　　C. 支持对象数组的内存管理 　　除了上面ABC三项外，unique_ptr的其余用法都与auto_ptr用法一致。构造 　　赋值 　　主动释放对象 　　放弃对象的控制权 　　重置 　　auto_ptr 与 unique_ptr智能指针的内存管理陷阱 　　

　　这是由于auto_ptr 与 unique_ptr的排他性所导致的！ 　　为了解决这样的问题，我们可以使用shared_ptr指针指针！ 　　四、shared_ptr 　　熟悉了unique_ptr 后，其实我们发现unique_ptr 这种排他型的内存管理并不能适应所有情况，有很大的局限！如果需要多个指针变量共享怎么办？ 　　如果有一种方式，可以记录引用特定内存对象的智能指针数量，当复制或拷贝时，引用计数加1，当智能指针析构时，引用计数减1，如果计数为零，代表已经没有指针指向这块内存，那么我们就释放它！这就是 shared_ptr 采用的策略！

　　例： 　　引用计数的使用 　　调用use_count函数可以获得当前托管指针的引用计数。 　　如上代码，sp1 = sp2; 和 shared_ptr< Person > sp3(sp1);就是在使用引用计数了。 　　sp1 = sp2; –> sp1和sp2共同托管同一个指针，所以他们的引用计数为2； 　　shared_ptr< Person > sp3(sp1); –> sp1和sp2和sp3共同托管同一个指针，所以他们的引用计数为3；

　　构造 　　1). shared_ptr< T > sp1; 空的shared_ptr，可以指向类型为T的对象 　　2). shared_ptr< T > sp2(new T()); 定义shared_ptr,同时指向类型为T的对象 　　3). shared_ptr<T[]> sp4; 空的shared_ptr，可以指向类型为T[]的数组对象 C++17后支持 　　4). shared_ptr<T[]> sp5(new T[] { … }); 指向类型为T的数组对象 C++17后支持 　　5). shared_ptr< T > sp6(NULL, D()); //空的shared_ptr，接受一个D类型的删除器，使用D释放内存 　　6). shared_ptr< T > sp7(new T(), D()); //定义shared_ptr,指向类型为T的对象，接受一个D类型的删除器，使用D删除器来释放内存 　　初始化 　　1). 方式一：构造函数 　　2).方式二：使用make_shared 初始化对象，分配内存效率更高(推荐使用) 　　make_shared函数的主要功能是在动态内存中分配一个对象并初始化它，返回指向此对象的shared_ptr; 用法： 　　make_shared<类型>(构造类型对象需要的参数列表); 　　赋值 　　主动释放对象 　　重置 　　p.reset() ; 将p重置为空指针，所管理对象引用计数 减1 　　p.reset(p1); 将p重置为p1（的值）,p 管控的对象计数减1，p接管对p1指针的管控 　　p.reset(p1,d); 将p重置为p1（的值），p 管控的对象计数减1并使用d作为删除器 　　p1是一个指针！ 　　交换p1 和 p2 是智能指针 　　shared_ptr使用陷阱 　　shared_ptr作为被管控的对象的成员时，小心因循环引用造成无法释放资源! 　　如下代码：Boy类中有Girl的智能指针；Girl类中有Boy的智能指针；当他们交叉互相持有对方的管理对象时… 　　运行截图：

　　可以看出，程序结束了，但是并没有释放内存，这是为什么呢？？？ 　　如下图：当我们执行useTrap函数时，注意，是没有结束此函数，boy和girl指针其实是被两个智能指针托管的，所以他们的引用计数是2

　　useTrap函数结束后，函数中定义的智能指针被清掉，boy和girl指针的引用计数减1，还剩下1，对象中的智能指针还是托管他们的，所以函数结束后没有将boy和gilr指针释放的原因就是于此。

　　所以在使用shared_ptr智能指针时，要注意避免对象交叉使用智能指针的情况！ 否则会导致内存泄露！ 　　当然，这也是有办法解决的，那就是使用weak_ptr弱指针。 　　针对上面的情况，还讲一下另一种情况。如果是单方获得管理对方的共享指针，那么这样着是可以正常释放掉的！例如： 　　

　　反过来也是一样的！ 　　这是什么原理呢？ 　　首先释放spBoy，但是因为girl对象里面的智能指针还托管着boy，boy的引用计数为2，所以释放spBoy时，引用计数减1，boy的引用计数为1； 　　在释放spGirl，girl的引用计数减1，为零，开始释放girl的内存，因为girl里面还包含有托管boy的智能指针对象，所以也会进行boyFriend的内存释放，boy的引用计数减1，为零，接着开始释放boy的内存。最终所有的内存都释放了。 　　五、weak_ptr 　　weak_ptr 设计的目的是为配合 shared_ptr 而引入的一种智能指针来协助 shared_ptr 工作, 它只可以从一个 shared_ptr 或另一个 weak_ptr 对象构造, 它的构造和析构不会引起引用记数的增加或减少。 同时weak_ptr 没有重载*和->但可以使用 lock 获得一个可用的 shared_ptr 对象。 　　弱指针的使用； 　　weak_ptr wpGirl_1; // 定义空的弱指针 　　weak_ptr wpGirl_2(spGirl); // 使用共享指针构造 　　wpGirl_1 = spGirl; // 允许共享指针赋值给弱指针 　　弱指针也可以获得引用计数； 　　wpGirl_1.use_count() 　　弱指针不支持 * 和 -> 对指针的访问；

　　在必要的使用可以转换成共享指针 lock()； 　　使用代码： 　　当然这只是一些使用上的小例子，具体用法如下： 　　请看Boy类 　　

　　在类中使用弱指针接管共享指针，在需要使用时就转换成共享指针去使用即可！ 　　自此问题完美解决！ 　　expired函数的用法 　　应评论区某位朋友的要求，现在加上weak_ptr指针的expired函数的用法! 　　expired：判断当前weak_ptr智能指针是否还有托管的对象，有则返回false，无则返回true 　　如果返回true，等价于 use_count() == 0，即已经没有托管的对象了；当然，可能还有析构函数进行释放内存，但此对象的析构已经临近（或可能已发生）。 　　示例 　　演示如何用 expired 检查指针的合法性。 　　在网上找了一段代码，加上自己的注释理解 　　

　　在 { } 中，gw的生命周期还在，他还在托管着make_shared赋值的指针，所以调用f()函数时打印”gw is valid\n”; 　　当执行完 { } 后，gw的生命周期已经结束，已经调用析构函数释放make_shared指针内存，gw已经没有在托管任何指针了，调用expired()函数返回true，所以打印”gw is expired\n”; 　　六、智能指针的使用陷阱 　　不要把一个原生指针给多个智能指针管理; 　　int *x = new int(10); 　　unique_ptr< int > up1(x); 　　unique_ptr< int > up2(x); 　　// 警告! 以上代码使up1 up2指向同一个内存,非常危险 　　或以下形式： 　　up1.reset(x); 　　up2.reset(x); 　　记得使用u.release()的返回值; 　　在调用u.release()时是不会释放u所指的内存的，这时返回值就是对这块内存的唯一索引，如果没有使用这个返回值释放内存或是保存起来，这块内存就泄漏了. 　　禁止delete 智能指针get 函数返回的指针; 　　如果我们主动释放掉get 函数获得的指针，那么智能 指针内部的指针就变成野指针了，析构时造成重复释放，带来严重后果! 　　禁止用任何类型智能指针get 函数返回的指针去初始化另外一个智能指针！ 　　shared_ptr< int > sp1(new int(10)); 　　// 一个典型的错误用法 shared_ptr< int > sp4(sp1.get()); 　　七、总结 　　智能指针虽然使用起来很方便，但是要注意使用智能指针的一些陷阱，否则会造成严重的内存报错或者内存泄露等问题！