【C++:智能指针】没有垃圾回收?智能指针来也!破解C++内存泄漏:智能指针原理、循环引用与线程安全详解 - 实践


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C++学习阶段的三个参考文档

看库文件(非官方文档):Cplusplus.com

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这个文档在C++98、C++11时候还行,之后就完全没法用了……

准官方文档(同步更新)——还 可以看语法C++准官方参考文档

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这个行,包括C++26都同步了,我们以后主要会看这个。

官方文档(类似论坛):Standard C++

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这个网站上面会有很多大佬,类似于论坛。


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1 ~> 前言:智能指针的使用场景

下面程序中我们可以看到,new了以后,我们也delete了,但是因为抛异常导,后面的delete没有得到执行,所以就内存泄漏了,所以我们需要new以后捕获异常,捕获到异常后delete内存,再把异常抛出,但是因为new本身也可能抛异常,连续的两个new和下面的Divide都可能会抛异常,让我们处理起来很麻烦。智能指针放到这样的场景里面就让问题简单多了。

下面这段代码也是我们之前见过的。

double Divide(int a, int b)
{
// 当b == 0时抛出异常 
if (b == 0)
{
throw "Divide by zero condition!";
}
else
{
return (double)a / (double)b;
}
}
void Func()
{
// 这⾥可以看到如果发⽣除0错误抛出异常,另外下⾯的array和array2没有得到释放。 
// 所以这⾥捕获异常后并不处理异常,异常还是交给外⾯处理,这⾥捕获了再重新抛出去。 
// 但是如果array2new的时候抛异常呢,就还需要套⼀层捕获释放逻辑,这⾥更好解决⽅案 
// 是智能指针,否则代码太戳了 
int* array1 = new int[10];
int* array2 = new int[10]; // 抛异常呢 
try
{
int len, time;
cin >> len >> time;
cout << Divide(len, time) << endl;
}
catch (...)
{
cout << "delete []" << array1 << endl;
cout << "delete []" << array2 << endl;
delete[] array1;
delete[] array2;
throw; // 异常重新抛出,捕获到什么抛出什么 
}
// ...
cout << "delete []" << array1 << endl;
delete[] array1;
cout << "delete []" << array2 << endl;
delete[] array2;
}
int main()
{
try
{
Func();
}
catch (const char* errmsg)
{
cout << errmsg << endl;
}
catch (const exception& e)
{
cout << e.what() << endl;
}
catch (...)
{
cout << "未知异常" << endl;
}
return 0;
}

2 ~> RAII和智能指针的设计思路

2.1 理论:RAII

RAll是ResourceAcquisition Is Initialization的缩写,他是一种管理资源的类的设计思想,本质是一种利用对象生命周期来管理获取到的动态资源,避免资源泄漏,这里的资源可以是内存、文件指针、网络连接、互斥锁等等。RAII在获取资源时把资源委托给一个对象,接着控制对资源的访问,资源在对象的生命周期内始终保持有效,最后在对象析构的时候释放资源,这样保障了资源的正常释放,避免资源泄漏问题。

智能指针类除了满足RAII的设计思路,还要方便资源的访问——所以智能指针类还会像迭代器类一样—— 要
重载operator*/operator->/operator[ ]等运算符,方便访问资源。

2.2 最佳实践

template<class T>
  class SmartPtr
  {
  public:
  // RAII
  SmartPtr(T* ptr)
  :_ptr(ptr)
  {
  }
  ~SmartPtr()
  {
  cout << "delete[] " << _ptr << endl;
  delete[] _ptr;
  }
  // 重载运算符,模拟指针的⾏为,⽅便访问资源 
  T& operator*()
  {
  return *_ptr;
  }
  T* operator->()
  {
  return _ptr;
  }
  T& operator[](size_t i)
  {
  return _ptr[i];
  }
  private:
  T* _ptr;
  };
  double Divide(int a, int b)
  {
  // 当b == 0时抛出异常 
  if (b == 0)
  {
  throw "Divide by zero condition!";
  }
  else
  {
  return (double)a / (double)b;
  }
  }
  void Func()
  {
  // 这⾥使⽤RAII的智能指针类管理new出来的数组以后,程序简单多了 
  SmartPtr<int> sp1 = new int[10];
    SmartPtr<int> sp2 = new int[10];
      for (size_t i = 0; i < 10; i++)
      {
      sp1[i] = sp2[i] = i;
      }
      int len, time;
      cin >> len >> time;
      cout << Divide(len, time) << endl;
      }
      int main()
      {
      try
      {
      Func();
      }
      catch (const char* errmsg)
      {
      cout << errmsg << endl;
      }
      catch (const exception& e)
      {
      cout << e.what() << endl;
      }
      catch (...)
      {
      cout << "未知异常" << endl;
      }
      return 0;
      }

2.3 实践RAII:核心思想

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3 ~> C++标准库智能指针的使用

3.1 理论

C++标准库中的智能指针都在这个头文件下面,我们包含就可以是使用了,智能指针有好几种,除了weak_ptr他们都符合RAll和像指针一样访问的行为,原理上而言主要是解决智能指针拷贝时的思路不同。

std::auto_ptr是C++98时设计出来的智能指针,他的特点是拷贝时把被拷贝对象的资源的管理权转移给拷贝对象,这是一个非常糟糕的设计,因为它会导致被拷贝对象悬空、访问报错的问题,C++11设计出新的智能指针后,强烈建议不要使用auto_ptr。其他C++11出来之前很多公司也是明令禁止使用这个智能指针的(太飞舞了,这个auto_ptr出来的时候被骂惨了)。

std::unique_ptr是C++11设计出来的智能指针,他的名字翻译出来是唯一指针,他的特点的不支持拷贝,只支持移动。如果不需要拷贝的场景就非常建议使用他。

std::shared_ptr是C++11设计出来的智能指针,他的名字翻译出来是共享指针,他的特点是支持拷贝,也支持移动。如果需要拷贝的场景就需要使用他了。底层是用引用计数的方式实现的。

std::weak_ptr是C++11设计出来的智能指针,他的名字翻译出来是弱指针,他完全不同于上面的智能指针,他不支持RAll,也就意味着不能用它直接管理资源,weak_ptr的产生本质是要解决shared_ptr的一个循环引用导致内存泄漏的问题。具体细节下面我们再细讲。

智能指针析构时默认是进行delete释放资源,这也就意味着如果不是new出来的资源,交给智能指针管理,析构时就会崩溃。智能指针支持在构造时给一个删除器,所谓删除器本质就是一个可调用对象,这个可调用对象中实现你想要的释放资源的方式,当构造智能指针时,给了定制的删除器,在智能指针析构时就会调用删除器去释放资源。因为new[]经常使用,所以为了简洁一点,unique_ptr和shared_ptr都特化了一份[]的版本,使用时

unique_ptr<Date[]>upl(newDate[5]);shared_ptr<Date[]>sp1(newDate[5])

就可以管理new[]的资源。

template <class T,class...Args> shared_ptr<T>make_shared(Args&&... args)

shared_ptr除了支持用指向资源的指针构造,还支持make_shared用初始化资源对象的值直接构造。

shared_ptrunique_ptr都支持了operator bool的类型转换,如果智能指针对象是一个空对象没有管理资源,则返回false,否则返回true,意味着我们可以直接把智能指针对象给if判断是否为空。

shared_ptrunique_ptr都得构造函数都使用explicit 修饰,防止普通指针隐式类型转换成智能指针对象。

3.2 最佳实践

struct Date
{
int _year;
int _month;
int _day;
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
:_year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{
}
~Date()
{
cout << "~Date()" << endl;
}
};
int main()
{
auto_ptr<Date> ap1(new Date);
  // 拷贝时,管理权限转移,被拷贝对象ap1悬空 
  auto_ptr<Date> ap2(ap1);
    // 空指针访问,ap1对象已经悬空 
    //ap1->_year++;
    unique_ptr<Date> up1(new Date);
      // 不支持拷贝 
      //unique_ptr<Date> up2(up1);
        // 支持移动,但是移动后up1也悬空,所以使用移动要谨慎 
        unique_ptr<Date> up3(move(up1));
          shared_ptr<Date> sp1(new Date);
            // 支持拷贝 
            shared_ptr<Date> sp2(sp1);
              shared_ptr<Date> sp3(sp2);
                cout << sp1.use_count() << endl;
                sp1->_year++;
                cout << sp1->_year << endl;
                  cout << sp2->_year << endl;
                    cout << sp3->_year << endl;
                      // 支持移动,但是移动后sp1也悬空,所以使用移动要谨慎 
                      shared_ptr<Date> sp4(move(sp1));
                        return 0;
                        }

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下一个大的模块,艾莉丝会实现一下shared_ptr的底层,方便uu们理解智能指针,shared_ptr是需要手撕的!很多公司的面试会让你现场手撕一下shared_ptr,要作为重点掌握。

template<class T>
  void DeleteArrayFunc(T* ptr)
  {
  delete[] ptr;
  }
  template<class T>
    class DeleteArray
    {
    public:
    void operator()(T* ptr)
    {
    delete[] ptr;
    }
    };
    class Fclose
    {
    public:
    void operator()(FILE* ptr)
    {
    cout << "fclose:" << ptr << endl;
    fclose(ptr);
    }
    };
    int main()
    {
    // 这样实现程序会崩溃 
    // unique_ptr<Date> up1(new Date[10]);
      // shared_ptr<Date> sp1(new Date[10]);
        // 解决方案1 
        // 因为new[]经常使用,所以unique_ptr和shared_ptr 
        // 实现了⼀个特化版本,这个特化版本析构时用的delete[] 
        unique_ptr<Date[]> up1(new Date[5]);
          shared_ptr<Date[]> sp1(new Date[5]);
            // 解决方案2 
            // 仿函数对象做删除器 
            //unique_ptr<Date, DeleteArray<Date>> up2(new Date[5], DeleteArray<Date>());
              // unique_ptr和shared_ptr支持删除器的方式有所不同 
              // unique_ptr是在类模板参数支持的,shared_ptr是构造函数参数支持的 
              // 这里没有使用相同的方式还是挺坑的 
              // 使用仿函数unique_ptr可以不在构造函数传递,因为仿函数类型构造的对象直接就可以调用 
              // 但是下面的函数指针和lambda的类型不可以 
              unique_ptr<Date, DeleteArray<Date>> up2(new Date[5]);
                shared_ptr<Date> sp2(new Date[5], DeleteArray<Date>());
                  // 函数指针做删除器  
                  unique_ptr<Date, void(*)(Date*)> up3(new Date[5], DeleteArrayFunc<Date>);
                    shared_ptr<Date> sp3(new Date[5], DeleteArrayFunc<Date>);
                      // lambda表达式做删除器 
                      auto delArrOBJ = [](Date* ptr) {delete[] ptr; };
                      unique_ptr<Date, decltype(delArrOBJ)> up4(new Date[5], delArrOBJ);
                        shared_ptr<Date> sp4(new Date[5], delArrOBJ);
                          // 实现其他资源管理的删除器 
                          shared_ptr<FILE> sp5(fopen("Test.cpp", "r"), Fclose());
                            shared_ptr<FILE> sp6(fopen("Test.cpp", "r"), [](FILE* ptr) {
                              cout << "fclose:" << ptr << endl;
                              fclose(ptr);
                              });
                              return 0;
                              }

4 ~> 智能指针原理

4.1 理论

下面我们模拟实现了auto_ptr和unique_ptr的核心功能,这两个智能指针的实现比较简单,uu了解一下原理即可。auto_ptr的思路是拷贝时转移资源管理权给被拷贝对象,这种思路是不被认可的,也不建议使用。unique_ptr的思路是不支持拷贝。

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大家重点要看看shared_ptr是如何设计的,尤其是引用计数的设计,主要这里一份资源就需要一个引用计数,所以引用计数才用静态成员的方式是无法实现的,要使用堆上动态开辟的方式,构造智能指针对象时来一份资源,就要new一个引用计数出来。多个shared_ptr指向资源时就++引用计数,shared_ptr对象析构时就减减引用计数,引用计数减到o时代表当前析构的shared_ptr是最后一个管理资源的对象,则析构资源。

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我们实现一下——

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5 ~> 循环引用问题:shared_ptr和weak_ptr

5.1 循环引用问题:shared_ptr

5.1.1

shared_ptr大多数情况下管理资源非常合适,支持RAll,也支持拷贝。但是在循环引用的场景下会导致资源没得到释放内存泄漏,所以我们要认识循环引用的场景和资源没释放的原因,并且学会使用weak_ptr解决这种问题。

如下图所述场景,n1和n2析构后,管理两个节点的引用计数减到1

循环引用问题:死循环——

1、右边的节点什么时候释放呢,左边节点中的_next管着呢,_next析构后,右边的节点就释放了。
2、_next什么时候析构呢,_next是左边节点的的成员,左边节点释放,_next就析构了。
3、左边节点什么时候释放呢,左边节点由右边节点中的_prev管着呢,_prev析构后,左边的节点就释放了。
4、_prev什么时候析构呢,_prev是右边节点的成员,右边节点释放,_prev就析构了。

至此逻辑上成功形成回旋镖似的循环引用(死扣),谁都不会释放就形成了循环引用,导致内存泄漏把ListNode结构体中的_next和_prev改成weak_ptr,weak_ptr绑定到shared_ptr时不会增加它的引用计数,_next和_prev不参与资源释放管理逻辑,就成功打破了循环引用,解决了这里的问题。

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5.2 weak_ptr

链接:weak_ptr

5.2.1 理论

weak_ptr不支持RAll,也不支持访问资源,所以看文档的时候我们发现weak_ptr构造时不支持绑定到资源,只支持绑定到shared_ptr,绑定到shared_ptr时,不增加shared_ptr的引用计数(这个很关键),那么就可以解决上述的循环引用问题。

weak_ptr也没有重载operator*和operator->等,因为它不参与资源管理,那么如果它绑定的shared_ptr已经释放了资源,那么他去访问资源就是很危险的。weak_ptr支持expired检查指向的资源是否过期,use_count也可获取shared_ptr的引用计数,weak_ptr想访问资源时,可以调用lock返回一个管理资源的shared_ptr,如果资源已经被释放,返回的shared_ptr是一个空对象,如果资源没有释放,则通过返回的shared_ptr访问资源是安全的。

5.2.2 底层

weak_ptr结构我们简单来看一下——

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5.2.3 应用场景

int main()
{
std::shared_ptr<string> sp1(new string("111111"));
  std::shared_ptr<string> sp2(sp1);
    std::weak_ptr<string> wp = sp1;
      cout << wp.expired() << endl;
      cout << wp.use_count() << endl;
      // sp1和sp2都指向了其他资源,则weak_ptr就过期了 
      sp1 = make_shared<string>("222222");
        cout << wp.expired() << endl;
        cout << wp.use_count() << endl;
        sp2 = make_shared<string>("333333");
          cout << wp.expired() << endl;
          cout << wp.use_count() << endl;
          wp = sp1;
          //std::shared_ptr<string> sp3 = wp.lock();
            auto sp3 = wp.lock();
            cout << wp.expired() << endl;
            cout << wp.use_count() << endl;
            *sp3 += "###";
            cout << *sp1 << endl;
            return 0;
            }

其它应用的演示——

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6 ~> shared_ptr的线程安全问题

6.1 说明

【shared_ptr的线程安全问题】这个模块可以在Linux学完【多线程】之后再来看,就很明白了。

6.2 理论

shared_ptr的引l用计数对象在堆上,如果多个shared_ptr对象在多个线程中,进行shared_ptr的拷贝析构时会访问修改引用计数,就会存在线程安全问题,所以shared_ptr引用计数是需要加锁或者原子操作保证线程安全的。

shared_ptr指向的对象也是有线程安全的问题的,但是这个对象的线程安全问题不归shared_ptr管,它也管不了,应该有外层使用shared_ptr的人进行线程安全的控制。

下面的程序会崩溃或者A资源没释放,bit:shared_ptr引l用计数从int*改成atomic*就可以保证引用计数的线程安全问题,或者使用互斥锁加锁也可以。

6.3 示例

struct AA
{
int _a1 = 0;
int _a2 = 0;
~AA()
{
cout << "~AA()" << endl;
}
};
int main()
{
jqj::shared_ptr<AA> p(new AA);
  const size_t n = 100000;
  mutex mtx;
  auto func = [&]()
  {
  for (size_t i = 0; i < n; ++i)
  {
  // 这里智能指针拷贝会++计数 
  jqj::shared_ptr<AA> copy(p);
    {
    unique_lock<mutex> lk(mtx);
      copy->_a1++;
      copy->_a2++;
      }
      }
      };
      thread t1(func);
      thread t2(func);
      t1.join();
      t2.join();
      cout << p->_a1 << endl;
        cout << p->_a2 << endl;
          cout << p.use_count() << endl;
          return 0;
          }

7 ~> 历史发展:C++11和boost中智能指针的关系

Boost库是为C++语言标准库提供扩展的一些C++程序库的总称,Boost社区建立的初衷之一就是为C++的标准化工作提供可供参考的实现,Boost社区的发起人Dawes本人就是C++标准委员会的成员之一。在Boost库的开发中,Boost社区也在这个方向上取得了丰硕的成果,C++11及之后的新语法和库有很多都是从Boost中来的(直接借鉴)。

C++98中产生了第一个智能指针auto_ptr(飞舞智能指针)。

C++ Boost给出了更实用的scoped_ptr / scoped_array和shared_ptr/shared_array和weak_ptr等。

C++TR1,引入了shared_ptr等,不过注意的是TR1并不是标准版。

C++11,引入了unique_ptr和shared_ptr和weak_ptr。需要注意的是unique_ptr对应boost的scoped_ptr(除了unique_ptr,其它都没有换名字),以及Boost的 [ ] 没有采取特化。并且,这些智能指针的实现原理是参考boost中的实现的。


8 ~> 内存泄漏问题

8.1 什么是内存泄漏,内存泄漏的危害

8.1.1 理论:什么是内存泄漏?

什么是内存泄漏:内存泄漏指因为疏忽或错误造成程序未能释放已经不再使用的内存,一般是忘记释放或者发生异常释放程序未能执行导致的。内存泄漏并不是指内存在物理上的消失,而是应用程序分配某段内存后,因为设计错误,失去了对该段内存的控制,因而造成了内存的浪费。

内存泄漏的危害:普通程序运行一会就结束了出现内存泄漏问题也不大,进程正常结束,页表的映射关系解除,物理内存也可以释放。长期运行的程序出现内存泄漏,影响很大,如操作系统、后台服务、长时间运行的客户端等等,不断出现内存泄漏会导致可用内存不断变少,各种功能响应越来越慢,最终卡死。

对于大型的APP来说,这个就属于是事故了。

8.1.2 内存泄漏的危害

如下图所示——

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8.2 如何检测内存泄漏(了解一下)?

艾莉丝这里给大家推荐两篇博客,uu们简单了解一下 不同操作系统下然后检测内存泄漏——

linux下内存泄漏检测:Linux下几款C++程序中的内存泄露检查工具

windows下使用第三方工具:windows下的内存泄露检测工具VLD使用

8.3 如何避免内存泄漏

工程前期良好的设计规范,养成良好的编码规范,申请的内存空间记着匹配的去释放。ps:这个理想状态。但是如果碰上异常时,就算注意释放了,还是可能会出问题。需要下一条智能指针来管理才有保证。

尽量使用智能指针来管理资源,如果自己场景比较特殊,采用RAII思想自己造个轮子管理。定期使用内存泄漏工具检测,尤其是每次项目快上线前,不过有些工具不够靠谱,或者是收费。

总结一下: 内存泄漏非常常见,解决方案分为两种——

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C++11完整代码示例与实践演示

Test.cpp:

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
#include<iostream>
  using namespace std;
  template<class T>
    class SmartPtr
    {
    public:
    // RAII:核心思想
    SmartPtr(T* ptr)
    :_ptr(ptr)
    { }
    ~SmartPtr()
    {
    cout << "delete []:" << _ptr << endl;
    delete[] _ptr;
    }
    T& operator*()
    {
    return *_ptr;
    }
    T* operator->()
    {
    return _ptr;
    }
    T& operator[](size_t i)
    {
    return _ptr[i];
    }
    private:
    T* _ptr;
    };
    //int main()
    //{
    //	SmartPtr<int> sq1 = new int[5] {1, 2, 3, 4, 5};
      //	*sq1 += 1;
      //	sq1[2] += 1;
      //
      //	SmartPtr<pair<int, int>>sq2 = new pair<int, int>[2];
        //	sq2->first = 1;
        //	sq2->second = 1;
        //
        //	return 0;
        //}
        //
        //// delete[]:000001ED609DA850
        //// delete[] : 000001ED609DA490
        double Divide(int a, int b)
        {
        // 当b == 0时抛出异常
        if (b == 0)
        {
        throw "Divide by zero condition!";
        }
        else
        {
        return (double)a / (double)b;
        }
        }
        void Func()
        {
        SmartPtr<int>sq1 = new int[10];
          SmartPtr<int>sq2 = new int[10];
            int len, time;
            cin >> len >> time;
            cout << Divide(len, time) << endl;
            }
            //int main()
            //{
            //	try 
            //	{
            //		Func();
            //	}
            //	catch (const char* errsmg)
            //	{
            //		cout << errsmg << endl;
            //	}
            //	catch (const exception& e)
            //	{
            //		cout << e.what() << endl;
            //	}
            //	catch (...)
            //	{
            //		cout << "未知异常" << endl;
            //	}
            //
            //	return 0;
            //}
            #include<memory>
              class A
              {
              public:
              A(int a1 = 1,int a2 = 1)
              :_a1(a1)
              ,_a2(a2)
              {
              cout << "A()" << endl;
              }
              ~A()
              {
              cout << "~A()" << endl;
              }
              int _a1 = 1;
              int _a2 = 1;
              };
              //int main()
              //{
              //	// 拷贝对象存在问题
              //	SmartPtr<int> sp1 = new int[10];
                //	SmartPtr<int> sp2(sp1);
                  //	
                  //	auto_ptr<A> ap1(new A);
                  //	ap1->_a1++;
                  //
                  //	// 管理全转移,ap1悬空
                  //	auto_ptr<A> ap2(ap1);	// 报错
                  //	ap1->_a1++;
                  //
                  //	unique_ptr<A> up1(new A);
                  //	// 不允许拷贝
                  //	//unique_ptr<A> up2(up1);	// 可以移动
                  //	up1->_a1++;
                  //
                  //	up1.release();
                  //
                  //	//if(up1)
                  //	if (up1.operator bool())
                  //	{
                  //		cout << "up1不为空" << endl;
                  //	}
                  //	else
                  //	{
                  //		cout << "up1为空" << endl;
                  //	}
                  //
                  //	shared_ptr<A> sp1(new A);
                  //	// 支持拷贝
                  //	shared_ptr<A> sp2(sp1);	// 拷贝对象存在问题
                  //	sp1->_a1++;
                  //
                  //	return 0;
                  //}
                  #include<functional>
                    #include<atomic>
                      namespace jqj	// 和库里面的隔离开
                      {
                      template<class T>
                        class shared_ptr
                        {
                        public:
                        explicit shared_ptr(T* ptr = nullptr)
                        :_ptr(ptr)
                        //,_pcount(new int(1))
                        ,_pcount(new atomic<int>(1))
                          { }
                          //template<class D>
                            //explicit shared_ptr(T* ptr, D del)
                            //	:_ptr(ptr)
                            //	, _pcount(new std::atomic<int>(1))  // 这里也要修复
                              //	, _del(del)
                              //{}
                              // RAII
                              template<class D>
                                explicit shared_ptr(T* ptr,D del)
                                :_ptr(ptr)
                                ,_pcount(new std::atomic<int>(1))
                                  ,_del(del)
                                  { }
                                  ~shared_ptr()
                                  {
                                  // 引用计数减到0,说明最后一个管理智能指针对象,要释放资源
                                  release();
                                  }
                                  shared_ptr(const shared_ptr& sp)
                                  :_ptr(sp._ptr)
                                  , _pcount(sp._pcount)
                                  {
                                  // ++计数
                                  ++(*_pcount);
                                  }
                                  void release()
                                  {
                                  if (--(*_pcount) == 0)
                                  {
                                  //cout << "delete []:" << _ptr << endl;
                                  //delete _ptr;
                                  _del(_ptr);
                                  delete _pcount;
                                  }
                                  }
                                  // sp1 = sp3
                                  shared_ptr& operator=(const shared_ptr& sp)
                                  {
                                  //if (this != &sp)
                                  if (_ptr != sp._ptr)
                                  {
                                  release();
                                  _ptr = sp._ptr;
                                  _pcount = sp._pcount;
                                  ++(*_pcount);
                                  }
                                  return *this;
                                  }
                                  T* get() const
                                  {
                                  return _ptr;
                                  }
                                  int use_count()
                                  {
                                  return *_pcount;
                                  }
                                  T& operator*()
                                  {
                                  return *_ptr;
                                  }
                                  T* operator->()
                                  {
                                  return _ptr;
                                  }
                                  T& operator[](size_t i)
                                  {
                                  return _ptr[i];
                                  }
                                  private:
                                  T* _ptr;
                                  //int* _pcount;	// 引用计数
                                  std::atomic<int>* _pcount;
                                    function<void(T*)> _del = [](T* ptr) {delete ptr; };
                                      };
                                      template<class T>
                                        class weak_ptr
                                        {
                                        public:
                                        weak_ptr()
                                        { }
                                        weak_ptr(const shared_ptr<T>& sp)
                                          :_ptr(sp.get())
                                          { }
                                          // 不参与资源的管理
                                          private:
                                          T* _ptr = nullptr;
                                          // int* _pcount;
                                          };
                                          }
                                          //int main()
                                          //{
                                          //	jqj::shared_ptr<A>sp1(new A);
                                          //	jqj::shared_ptr<A>sp2(sp1);
                                          //	sp1 = sp1;
                                          //	sp1 = sp2;
                                          //
                                          //	jqj::shared_ptr<A>sp3(new A);
                                          //
                                          //	sp1 = sp3;
                                          //}
                                          //// A()
                                          //// A()
                                          //// ~A()
                                          //// ~A()
                                          template<class T>
                                            void DeleteArrayFunc(T* ptr)
                                            {
                                            delete[] ptr;
                                            }
                                            template<class T>
                                              class DeleteArray
                                              {
                                              public:
                                              void operator()(T* ptr)
                                              {
                                              delete[] ptr;
                                              }
                                              };
                                              //int main()
                                              //{
                                              //	// 定制删除器
                                              //	jqj::shared_ptr<A> sp1(new A[10], DeleteArray<A>());	// 仿函数
                                              //	jqj::shared_ptr<A> sp2(new A[10], DeleteArrayFunc<A>);	// 函数指针
                                              //
                                              //	//// 推荐
                                              //	//jqj::shared_ptr<A> sp3(new A[10], [](A* ptr) {delete[] ptr; });	// lambda
                                              //	//jqj::shared_ptr<FILE> sp4(fopen("Test.cpp", "r"), [](FILE* ptr) {fclose(ptr); });
                                                //	//jqj::shared_ptr<A> sp5(new A);
                                                //
                                                //	//// 删除器的位置是不一样的,shared_ptr在构造函数参数,unique_ptr类模板的参数
                                                //	//std::unique_ptr<A, DeleteArray<A>> up1(new A[10]);	// 仿函数
                                                //	//std::unique_ptr<A, void(*)(A*)> up2(new A[10], DeleteArrayFunc<A>);	// 函数指针
                                                  //	//auto del = [](A* ptr) {delete[] ptr; };
                                                  //	//std::unique_ptr<A, decltype(del)>up3(new A[10], del);	// lambda
                                                    //
                                                    //	// 更简洁的方式
                                                    //	std::shared_ptr<A[]> sp10(new A[10]);
                                                      //	std::unique_ptr<A[]> up10(new A[10]);
                                                        //
                                                        //	auto sp11 = make_shared<A>(1, 1);
                                                        //
                                                        //	return 0;
                                                        //}
                                                        //// 循环中止
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        ////~A()
                                                        struct ListNode
                                                        {
                                                        int _data;
                                                        //jqj::shared_ptr<ListNode> _next;
                                                          //jqj::shared_ptr<ListNode> _prev;
                                                            jqj::weak_ptr<ListNode> _next;
                                                              jqj::weak_ptr<ListNode> _prev;
                                                                //ListNode* _next;
                                                                //ListNode* _prev;
                                                                ~ListNode()
                                                                {
                                                                cout << "~ListNode()" << endl;
                                                                }
                                                                };
                                                                //int main()
                                                                //{
                                                                //	// 循环引用 --> 内存泄漏
                                                                //	jqj::shared_ptr<ListNode> n1(new ListNode);
                                                                  //	jqj::shared_ptr<ListNode> n2(new ListNode);
                                                                    //	cout << n1.use_count() << endl;
                                                                    //	cout << n2.use_count() << endl;
                                                                    //
                                                                    //	n1->_next = n2;
                                                                    //	n2->_prev = n1;
                                                                    //
                                                                    //	cout << n1.use_count() << endl;
                                                                    //	cout << n2.use_count() << endl;
                                                                    //
                                                                    //	return 0;
                                                                    //}
                                                                    //// 1
                                                                    //// 1
                                                                    //// 1
                                                                    //// 1
                                                                    //// ~ListNode()
                                                                    //// ~ListNode()
                                                                    //int main()
                                                                    //{
                                                                    //	// 循环引用 --> 内存泄漏
                                                                    //	std::shared_ptr<string> sp1(new string("111111111"));
                                                                      //	std::shared_ptr<string> sp2(sp1);
                                                                        //
                                                                        //	std::weak_ptr<string> wp = sp1;
                                                                          //	cout << wp.expired() << endl;
                                                                          //	cout << wp.use_count() << endl;
                                                                          //
                                                                          //	// sp1和sp2都指向了其他资源,则weak_ptr就过期了
                                                                          //	sp1 = make_shared<string>("222222");
                                                                            //	cout << wp.expired() << endl;
                                                                            //	cout << wp.use_count() << endl << endl;
                                                                            //
                                                                            //	// 没有过期,通过lock拷贝一个shared_ptr来访问资源
                                                                            //	if (!wp.expired())
                                                                            //	{
                                                                            //		auto sp = wp.lock();
                                                                            //		cout << wp.expired() << endl;
                                                                            //		cout << wp.use_count() << endl << endl;
                                                                            //		*sp += "xxxxxxxxxxxxx";
                                                                            //	}
                                                                            //
                                                                            //	sp2 = make_shared<string>("33333333");
                                                                              //	cout << wp.expired() << endl;
                                                                              //	cout << wp.use_count() << endl << endl;
                                                                              //
                                                                              //	return 0;
                                                                              //}
                                                                              //// 0
                                                                              //// 2
                                                                              //// 0
                                                                              //// 1
                                                                              //// 
                                                                              //// 0
                                                                              //// 2
                                                                              //// 
                                                                              //// 1
                                                                              //// 0
                                                                              // --------------内存释放的危害-------------
                                                                              int main()
                                                                              {
                                                                              // 申请一个1G未释放,这个程序多次运行也没啥危害
                                                                              // 因为程序马上就结束,进程结束之后各种资源也就回收了
                                                                              char* ptr = new char[1024 * 1024 * 1024];
                                                                              cout << (void*)ptr << endl;
                                                                              return 0;
                                                                              }
                                                                              // 000001C68000B070

结尾

uu们,本文的内容到这里就全部结束了,艾莉丝再次感谢您的阅读!

结语:希望对学习C++相关内容的uu有所帮助,不要忘记给博主“一键四连”哦!

往期回顾

【C++:异常】C++ 异常处理完全指南:从理论到实践,深入理解栈展开与最佳实践

博主在这里放了一只小狗,大家看完了摸摸小狗放松一下吧!
૮₍ ˶ ˊ ᴥ ˋ˶₎ა

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posted @ 2026-01-04 22:08  clnchanpin  阅读(18)  评论(0)    收藏  举报