c++11特性:独占的智能指针

2023-12-23 12:20
文章标签 c++ 指针 特性 智能 独占

本文主要是介绍c++11特性:独占的智能指针,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

在C++中没有垃圾回收机制,必须自己释放分配的内存,否则就会造成内存泄露。解决这个问题最有效的方法是使用智能指针(smart pointer)。智能指针是存储指向动态分配(堆)对象指针的类,用于生存期的控制,能够确保在离开指针所在作用域时,自动地销毁动态分配的对象,防止内存泄露。智能指针的核心实现技术是引用计数,每使用它一次,内部引用计数加1,每析构一次内部的引用计数减1,减为0时,删除所指向的堆内存。

C++11中提供了三种智能指针,使用这些智能指针时需要引用头文件<memory>

  • std::shared_ptr:共享的智能指针
  • std::unique_ptr:独占的智能指针
  • std::weak_ptr:弱引用的智能指针,它不共享指针,不能操作资源,是用来监视shared_ptr的。

独占的智能指针的使用方法和共享的智能指针相似。 

1. 初始化 

std::unique_ptr是一个独占型的智能指针,它不允许其他的智能指针共享其内部的指针,可以通过它的构造函数初始化一个独占智能指针对象,但是不允许通过赋值将一个unique_ptr赋值给另一个unique_ptr。

// 通过构造函数初始化对象
unique_ptr<int> ptr1(new int(10));
// error, 不允许将一个unique_ptr赋值给另一个unique_ptr
unique_ptr<int> ptr2 = ptr1;

std::unique_ptr不允许复制,但是可以通过函数返回给其他的std::unique_ptr,还可以通过std::move来转译给其他的std::unique_ptr,这样原始指针的所有权就被转移了,这个原始指针还是被独占的。

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;unique_ptr<int> func()
{return unique_ptr<int>(new int(520));
}int main()
{// 通过构造函数初始化unique_ptr<int> ptr1(new int(10));// 通过转移所有权的方式初始化unique_ptr<int> ptr2 = move(ptr1);// 即将被析构的临时对象unique_ptr<int> ptr3 = func();return 0;
}

unique_ptr独占智能指针类也有一个reset方法,函数原型如下:

void reset( pointer ptr = pointer() ) noexcept;

使用reset方法可以让unique_ptr解除对原始内存的管理,也可以用来初始化一个独占的智能指针。

int main()
{unique_ptr<int> ptr1(new int(10));unique_ptr<int> ptr2 = move(ptr1);ptr1.reset();ptr2.reset(new int(250));return 0;
}
  • ptr1.reset();解除对原始内存的管理
  • ptr2.reset(new int(250));重新指定智能指针管理的原始内存

 如果想要获取独占智能指针管理的原始地址,可以调用get()方法,函数原型如下:

pointer get() const noexcept;
int main()
{unique_ptr<int> ptr1(new int(10));unique_ptr<int> ptr2 = move(ptr1);ptr2.reset(new int(250));cout << *ptr2.get() << endl;	// 得到内存地址中存储的实际数值 250return 0;
}

接下来来用一段代码来简单演示上面用法的使用:

#include<iostream>
#include<memory>
using namespace std;class Test
{
public:Test(){cout << "construct Test..." << endl;}Test(int x) : m_num(x){cout << "construct Test,x = " << x << endl;}Test(string str){cout << "construct Test,str = " << str << endl;}~Test(){cout << "destruct Test..." << endl;}void setValue(int v){m_num = v;}void print(){cout << "m_num:" << m_num << endl;}private:int m_num;
};int main()
{ios::sync_with_stdio(0), cin.tie(0), cout.tie(0);// 通过构造函数初始化unique_ptr<int> ptr1(new int(9));//unique_ptr<int> ptr2 = ptr1;// error,指针是独占的,不能共享// // 通过移动构造函数初始化unique_ptr<int> ptr2 = move(ptr1);// 将ptr1的资源转移到ptr2是可以的// 通过reset初始化ptr2.reset(new int(8));//管理另一块内存// 获取原始指针unique_ptr<Test> ptr3(new Test(1));Test* pt = ptr3.get();pt->setValue(2);pt->print();ptr3->setValue(4);ptr3->print();return 0;
}

输出结果为:

construct Test,x = 1
m_num:2
m_num:4
destruct Test...

2. 删除器 

 unique_ptr指定删除器和shared_ptr指定删除器是有区别的,unique_ptr指定删除器的时候需要确定删除器的类型,所以不能像shared_ptr那样直接指定删除器,举例说明:

shared_ptr<int> ptr1(new int(10), [](int*p) {delete p; });	// ok
unique_ptr<int> ptr1(new int(10), [](int*p) {delete p; });	// errorint main()
{using func_ptr = void(*)(int*);unique_ptr<int, func_ptr> ptr1(new int(10), [](int*p) {delete p; });return 0;
}

在上面的代码中第7行,func_ptr的类型和lambda表达式的类型是一致的。在lambda表达式没有捕获任何变量的情况下是正确的,如果捕获了变量,编译时则会报错:

int main()
{using func_ptr = void(*)(int*);unique_ptr<int, func_ptr> ptr1(new int(10), [&](int*p) {delete p; });	// errorreturn 0;
}

 上面的代码中错误原因是这样的,在lambda表达式没有捕获任何外部变量时,可以直接转换为函数指针,一旦捕获了就无法转换了(是一个仿函数),如果想要让编译器成功通过编译,那么需要使用可调用对象包装器来处理声明的函数指针:

int main()
{using func_ptr = void(*)(int*);unique_ptr<int, function<void(int*)>> ptr1(new int(10), [&](int*p) {delete p; });return 0;
}

 接下来用一段代码来演示删除器的用法:

#include<iostream>
#include<memory>
using namespace std;class Test
{
public:Test(){cout << "construct Test..." << endl;}Test(int x) : m_num(x){cout << "construct Test,x = " << x << endl;}Test(string str){cout << "construct Test,str = " << str << endl;}~Test(){cout << "destruct Test..." << endl;}void setValue(int v){m_num = v;}void print(){cout << "m_num:" << m_num << endl;}private:int m_num;
};int main()
{ios::sync_with_stdio(0), cin.tie(0), cout.tie(0);// 通过构造函数初始化unique_ptr<int> ptr1(new int(9));//unique_ptr<int> ptr2 = ptr1;// error,指针是独占的,不能共享// // 通过移动构造函数初始化unique_ptr<int> ptr2 = move(ptr1);// 将ptr1的资源转移到ptr2是可以的// 通过reset初始化ptr2.reset(new int(8));//管理另一块内存// 获取原始指针unique_ptr<Test> ptr3(new Test(1));Test* pt = ptr3.get();pt->setValue(2);pt->print();ptr3->setValue(4);ptr3->print();using ptrFunc = void(*)(Test*);unique_ptr<Test, ptrFunc> ptr4(new Test("luffy"), [](Test* t) {cout << "----------------" << endl;delete t;});return 0;
}

输出结果为:

construct Test,x = 1
m_num:2
m_num:4
construct Test,str = luffy
----------------
destruct Test...
destruct Test...

由输出结果可以得知,ptr4管理的这块内存就被析构了。

若lambda表达式捕获外部变量,就需要将ptr4那块语句改为:

unique_ptr<Test, function<void(Test *)>> ptr5(new Test("luffy"), [=](Test* t) {cout << "----------------" << endl;delete t;});

 仿函数的类型只能通过可调用对象包装器对他的类型进行包装。

 特别需要注意的是:独占智能指针能自动释放内存。

 

#include<iostream>
#include<memory>
#include<functional>
using namespace std;class Test
{
public:Test(){cout << "construct Test..." << endl;}Test(int x) : m_num(x){cout << "construct Test,x = " << x << endl;}Test(string str){cout << "construct Test,str = " << str << endl;}~Test(){cout << "destruct Test..." << endl;}void setValue(int v){m_num = v;}void print(){cout << "m_num:" << m_num << endl;}private:int m_num;
};int main()
{ios::sync_with_stdio(0), cin.tie(0), cout.tie(0);// 通过构造函数初始化unique_ptr<int> ptr1(new int(9));//unique_ptr<int> ptr2 = ptr1;// error,指针是独占的,不能共享// // 通过移动构造函数初始化unique_ptr<int> ptr2 = move(ptr1);// 将ptr1的资源转移到ptr2是可以的// 通过reset初始化ptr2.reset(new int(8));//管理另一块内存// 获取原始指针unique_ptr<Test> ptr3(new Test(1));Test* pt = ptr3.get();pt->setValue(2);pt->print();ptr3->setValue(4);ptr3->print();using ptrFunc = void(*)(Test*);unique_ptr<Test, ptrFunc> ptr4(new Test("luffy"), [](Test* t) {cout << "----------------" << endl;delete t;});// 独占的智能指针可以管理数组类型的地址,能够自动释放// 在unique_ptr指定T [],删除器就知道删除的是一个数组类型的内存unique_ptr<Test[]> ptr5(new Test[3]{1, 2, 3});return 0;
}

输出结果为:

construct Test,x = 1
m_num:2
m_num:4
construct Test,str = luffy
construct Test,x = 1
construct Test,x = 2
construct Test,x = 3
destruct Test...
destruct Test...
destruct Test...
----------------
destruct Test...
destruct Test...

由输出结果可以看出,数组成功被析构了,先创建的后析构(在栈上)。 

在c++11后共享指针也可以自动释放数组内存了:

// 在c++11中shared_ptr6不支持下面的写法,c++11以后才支持的
shared_ptr<Test[]> ptr6(new Test[3]{ 1, 2, 3 });

本文参考:独占的智能指针 | 爱编程的大丙 (subingwen.cn) 

这篇关于c++11特性:独占的智能指针的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/528026

相关文章

【C++ Primer Plus习题】13.4

大家好,这里是国中之林! ❥前些天发现了一个巨牛的人工智能学习网站,通俗易懂,风趣幽默,忍不住分享一下给大家。点击跳转到网站。有兴趣的可以点点进去看看← 问题: 解答: main.cpp #include <iostream>#include "port.h"int main() {Port p1;Port p2("Abc", "Bcc", 30);std::cout <<

C++包装器

包装器 在 C++ 中,“包装器”通常指的是一种设计模式或编程技巧,用于封装其他代码或对象,使其更易于使用、管理或扩展。包装器的概念在编程中非常普遍,可以用于函数、类、库等多个方面。下面是几个常见的 “包装器” 类型: 1. 函数包装器 函数包装器用于封装一个或多个函数,使其接口更统一或更便于调用。例如,std::function 是一个通用的函数包装器,它可以存储任意可调用对象(函数、函数

嵌入式QT开发:构建高效智能的嵌入式系统

摘要: 本文深入探讨了嵌入式 QT 相关的各个方面。从 QT 框架的基础架构和核心概念出发,详细阐述了其在嵌入式环境中的优势与特点。文中分析了嵌入式 QT 的开发环境搭建过程,包括交叉编译工具链的配置等关键步骤。进一步探讨了嵌入式 QT 的界面设计与开发,涵盖了从基本控件的使用到复杂界面布局的构建。同时也深入研究了信号与槽机制在嵌入式系统中的应用,以及嵌入式 QT 与硬件设备的交互,包括输入输出设

C++11第三弹:lambda表达式 | 新的类功能 | 模板的可变参数

🌈个人主页: 南桥几晴秋 🌈C++专栏: 南桥谈C++ 🌈C语言专栏: C语言学习系列 🌈Linux学习专栏: 南桥谈Linux 🌈数据结构学习专栏: 数据结构杂谈 🌈数据库学习专栏: 南桥谈MySQL 🌈Qt学习专栏: 南桥谈Qt 🌈菜鸡代码练习: 练习随想记录 🌈git学习: 南桥谈Git 🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈�

【C++】_list常用方法解析及模拟实现

相信自己的力量,只要对自己始终保持信心,尽自己最大努力去完成任何事,就算事情最终结果是失败了,努力了也不留遗憾。💓💓💓 目录   ✨说在前面 🍋知识点一:什么是list? •🌰1.list的定义 •🌰2.list的基本特性 •🌰3.常用接口介绍 🍋知识点二:list常用接口 •🌰1.默认成员函数 🔥构造函数(⭐) 🔥析构函数 •🌰2.list对象

让树莓派智能语音助手实现定时提醒功能

最初的时候是想直接在rasa 的chatbot上实现,因为rasa本身是带有remindschedule模块的。不过经过一番折腾后,忽然发现,chatbot上实现的定时,语音助手不一定会有响应。因为,我目前语音助手的代码设置了长时间无应答会结束对话,这样一来,chatbot定时提醒的触发就不会被语音助手获悉。那怎么让语音助手也具有定时提醒功能呢? 我最后选择的方法是用threading.Time

06 C++Lambda表达式

lambda表达式的定义 没有显式模版形参的lambda表达式 [捕获] 前属性 (形参列表) 说明符 异常 后属性 尾随类型 约束 {函数体} 有显式模版形参的lambda表达式 [捕获] <模版形参> 模版约束 前属性 (形参列表) 说明符 异常 后属性 尾随类型 约束 {函数体} 含义 捕获:包含零个或者多个捕获符的逗号分隔列表 模板形参:用于泛型lambda提供个模板形参的名

6.1.数据结构-c/c++堆详解下篇(堆排序,TopK问题)

上篇:6.1.数据结构-c/c++模拟实现堆上篇(向下,上调整算法,建堆,增删数据)-CSDN博客 本章重点 1.使用堆来完成堆排序 2.使用堆解决TopK问题 目录 一.堆排序 1.1 思路 1.2 代码 1.3 简单测试 二.TopK问题 2.1 思路(求最小): 2.2 C语言代码(手写堆) 2.3 C++代码(使用优先级队列 priority_queue)

智能交通(二)——Spinger特刊推荐

特刊征稿 01  期刊名称: Autonomous Intelligent Systems  特刊名称: Understanding the Policy Shift  with the Digital Twins in Smart  Transportation and Mobility 截止时间: 开放提交:2024年1月20日 提交截止日

【C++高阶】C++类型转换全攻略:深入理解并高效应用

📝个人主页🌹:Eternity._ ⏩收录专栏⏪:C++ “ 登神长阶 ” 🤡往期回顾🤡:C++ 智能指针 🌹🌹期待您的关注 🌹🌹 ❀C++的类型转换 📒1. C语言中的类型转换📚2. C++强制类型转换⛰️static_cast🌞reinterpret_cast⭐const_cast🍁dynamic_cast 📜3. C++强制类型转换的原因📝