C++之C++11新特性（三）--- 智能指针

目录

一、智能指针

1.1 为什么需要智能指针

1.2 内存泄漏

1.2.1 内存泄漏的基本概念

1.2.2 内存泄漏的分类

1.2.3 如何避免内存泄漏

1.3 智能指针的使用及其原理

1.3.1 RAII

1.3.2 智能指针的基本原理

1.3.3 auto_ptr

1.3.4 unique_ptr

1.3.5 shared_ptr

1.3.6 shared_ptr中的循环引用问题

1.3.7 定制删除器

一、智能指针

1.1 为什么需要智能指针

首先咱们来看一段代码：

int div()
{
    int a, b;
    cin >> a >> b;
    if (b == 0)
    throw invalid_argument("除0错误");
    return a / b;
}
void Func()
{
// 1、如果p1这里new 抛异常会如何？
// 2、如果p2这里new 抛异常会如何？
// 3、如果div调用这里又会抛异常会如何？
    int* p1 = new int;
    int* p2 = new int;
    cout << div() << endl;
    delete p1;
    delete p2;
}
int main()
{
    try
    {
    Func();
    }
    catch (exception& e)
    {
    cout << e.what() << endl;
    }
    return 0;
}

如果我们在div中b为0的话，我们的程序将会抛出异常，使得在Func函数cout之后的语句都不会执行，那就会导致p1,p2所指向的资源没有被及时的释放，就会导致资源泄露的问题，所以很明显，这里我们需要采取一些其他方法来管理我们的资源，在讲其他方法之前，先让我们来看看内存泄漏。

1.2 内存泄漏

1.2.1 内存泄漏的基本概念

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的情况。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：长期运行的程序出现内存泄漏，影响很大，如操作系统、后台服务等等，出现内存泄漏会导致响应越来越慢，最终卡死。

1.2.2 内存泄漏的分类

  • 堆内存泄漏(Heap leak)
    堆内存指的是程序执行中依据须要分配通过malloc / calloc / realloc / new等从堆中分配的一块内存，用完后必须通过调用相应的 free或者delete 删掉。假设程序的设计错误导致这部分内存没有被释放，那么以后这部分空间将无法再被使用，就会产生Heap Leak。
  • 系统资源泄漏
    指程序使用系统分配的资源，比方套接字、文件描述符、管道等没有使用对应的函数释放掉，导致系统资源的浪费，严重可导致系统效能减少，系统执行不稳定。

1.2.3 如何避免内存泄漏

  1. 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。
  2. 采用RAII思想或者智能指针来管理资源。
  3. 有些公司内部规范使用内部实现的私有内存管理库。这套库自带内存泄漏检测的功能选项。
  4. 出问题了使用内存泄漏工具检测。ps：不过很多工具都不够靠谱，或者收费昂贵。

1.3 智能指针的使用及其原理

1.3.1 RAII

RAII（Resource Acquisition Is Initialization）是一种利用对象生命周期来控制程序资源（如内存、文件句柄、网络连接、互斥量等等）的简单技术。

在对象构造时获取资源，接着控制对资源的访问使之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。借此，我们实际上把管理一份资源的责任托管给了一个对象。这种做法有两大好处：

  • 不需要显式地释放资源。
  • 采用这种方式，对象所需的资源在其生命期内始终保持有效。

1.3.2 智能指针的基本原理

现在让我们根据RAII的基本思想来写一个简单的SmartPtr:

template <class T>
class SmartPtr {
	SmartPtr(T* ptr):_ptr(ptr)
	{}
	~SmartPtr()
	{
		if (_ptr != nullptr) delete _ptr;
	}

	T& operator*()
	{
		return *_ptr;
	}

	T* operator->()
	{
		return _ptr;
	}
private:
	T* _ptr;
};

这只是我简易实现的一个智能指针，库里面当然也有现成的智能指针，接下来就来让我们看看吧

1.3.3 auto_ptr

C++98版本的库中就提供了auto_ptr的智能指针。下面演示的auto_ptr的使用及问题。auto_ptr的实现原理：管理权转移的思想，下面简化模拟实现了一份bit::auto_ptr来了解它的原理.我们可以来看看其原理。

template <class T>
class my_auto_ptr {
	my_auto_ptr(T* ptr) :_ptr(ptr)
	{}
	~my_auto_ptr()
	{
		if (_ptr != nullptr) delete _ptr;
	}

	my_auto_ptr(my_auto_ptr<T>& sp)
		:_ptr(sp._ptr)
	{
		sp._ptr = nullptr;
	}

	T* operator=(my_auto_ptr<T>& ptr)
	{
		//检测是否给自己赋值
		if (this != &ptr)
		{
			if (_ptr) delete _ptr;
			_ptr = ptr._ptr;
			ptr._ptr = nullptr;
		}
		return *this;
	}

	T& operator*()
	{
		return *_ptr;
	}

	T* operator->()
	{
		return _ptr;
	}
	private:
		T* _ptr;
};

但是呢，auto_ptr并不是一个优秀的设计，不建议使用

1.3.4 unique_ptr

unique_ptr的实现原理：简单粗暴的防拷贝，

下面简化模拟实现了一份UniquePtr来了解它的原理

template<class T>
class my_unique_ptr {
	my_unique_ptr(T* ptr) :_ptr(ptr)
	{}
	~my_unique_ptr()
	{
		if (_ptr != nullptr) delete _ptr;
	}

	T& operator*()
	{
		return *_ptr;
	}

	T* operator->()
	{
		return _ptr;
	}

	my_unique_ptr(const my_unique_ptr<T>& ptr) = delete;
	my_unique_ptr<T>& operator=(const my_unique_ptr<T>& ptr) = delete;

private:
	T* _ptr;
};

1.3.5 shared_ptr

shared_ptr的原理：是通过引用计数的方式来实现多个shared_ptr对象之间共享资源。例如：老师晚上在放学之前都会通知，让最后走的学生记得把门锁下。

  1. shared_ptr在其内部，给每个资源都维护了着一份计数，用来记录该份资源被几个对象共享
  2. 在对象被销毁时(也就是析构函数调用)，就说明自己不使用该资源了，对象的引用计数减一
  3. 如果引用计数是0，就说明自己是最后一个使用该资源的对象，必须释放该资源
  4. 如果不是0，就说明除了自己还有其他对象在使用该份资源，不能释放该资源，否则其他对象就成野指针了

接下来同样先尝试模拟实现一下吧:

template<class T>
class my_shared_ptr {
	my_shared_ptr(T* ptr = nullptr) :_ptr(ptr),_pcount(new int(1))
	{}
	~my_shared_ptr()
	{
		Release();
	}

	void Release()
	{
		if (--(*_pcount) == 0)
		{
			delete _ptr;
			delete _pcount;
		}
	}

	void AddCount()
	{
		(*_pcount)++;
	}

	T& operator*()
	{
		return *_ptr;
	}

	T* operator->()
	{
		return _ptr;
	}

	my_shared_ptr(const my_shared_ptr<T>& ptr)
	{
		_ptr = ptr._ptr;
		_pcount = ptr._pcount;
		AddCount();
	}
	
	my_shared_ptr<T>& operator=(const my_shared_ptr<T>& ptr)
	{
		if (_ptr != ptr._ptr)
		{
			Release();
			_ptr = ptr._ptr;
			_pcount = ptr._pcount;
			AddCount();
		}
		return *this;
	}

private:
	T* _ptr;
	int* _pcount;
};

这个版本的智能指针就是目前使用最为常见和广泛的了。

1.3.6 shared_ptr中的循环引用问题

这里用一张图来给大家说明一下这个问题，
先引入一段代码

struct ListNode
{
    int _data;
    shared_ptr<ListNode> _prev;
    shared_ptr<ListNode> _next;
    ~ListNode(){ 
    cout << "~ListNode()" << endl; 
    }
}

int main()
{
    shared_ptr<ListNode> node1(new ListNode);
    shared_ptr<ListNode> node2(new ListNode);
    cout << node1.use_count() << endl;
    cout << node2.use_count() << endl;
    node1->_next = node2;
    node2->_prev = node1;
    cout << node1.use_count() << endl;
    cout << node2.use_count() << endl;
    return 0;
}

这里需要提前说明的是，node1与node2都不会正常释放的，下面来说说为什么。

  1. node1和node2两个智能指针对象指向两个节点，引用计数变成1，我们不需要手动delete
  2. node1的_next指向node2，node2的_prev指向node1，引用计数变成2
  3. node1和node2析构，引用计数减到1，但是_next还指向下一个节点。但是_prev还指向上一个节点
  4. 也就是说_next析构了，node2就释放了
  5. 也就是说_prev析构了，node1就释放了
  6. 但是_next属于node的成员，node1释放了，_next才会析构，而node1由_prev管理，_prev属于node2成员，所以这就叫循环引用，谁也不会释放

这就是循环引用问题，那么要怎么解决循环引用问题呢，在引用计数的场景下，把节点中的_prev和_next改成weak_ptr就可以了。

struct ListNode
{
    int _data;
    weak_ptr<ListNode> _prev;
    weak_ptr<ListNode> _next;
    ~ListNode(){ cout << "~ListNode()" << endl; }
}

当然以上这种循环引用的情况，咱们能避免就避免，免得恶心自己。 

1.3.7 定制删除器

当我们遇到一些场景时，系统提供的默认删除器是解决不了问题的，例如：

shared_ptr<int> sp1(new int[10]);
shared_ptr<FILE> sp2(fopen("test.txt","r"));

像这样的场景，使用默认的删除器是肯定会报错的，但是在构造函数的地方可以传入一个定制
删除器,也就是一个函数对象，当我们有传入删除器时，系统就会使用我们所提供的删除器来释放我们的资源，例如，上述代码我们可以这样改写：

shared_ptr<int> sp1(new int[10]，[](int* arr){ delete[] arr; });
shared_ptr<FILE> sp2(fopen("test.txt","r"),[](FILE* ptr){ fclose(ptr); });

当我们有了定制删除器后，我们的shared_ptr就可以帮助我们处理更多的场景。

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：/a/925988.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com，一经查实，立即删除！

相关文章

Elasticearch索引mapping写入、查看、修改

Elasticearch索引mapping写入、查看、修改

作者&#xff1a;京东物流 陈晓娟 一、ES Elasticsearch是一个流行的开源搜索引擎&#xff0c;它可以将大量数据快速存储和检索。Elasticsearch还提供了强大的实时分析和聚合查询功能&#xff0c;数据模式更加灵活。它不需要预先定义固定的数据结构&#xff0c;可以随时添加或修…
阅读更多...
golang版本管理工具：scoop使用

golang版本管理工具：scoop使用

安装 Scoophttps://scoop.sh/根据官方文档安装。 第一步&#xff1a;打开PowerShell。(注意不要使用管理员方式打开&#xff0c;否则在执行安装Scoop的过程中&#xff0c;会报错。) 第二步&#xff1a;切到C盘根目录下。 第三步&#xff1a; Set-ExecutionPolicy -Executi…
阅读更多...
USB Type-C一线通扩展屏：多场景应用，重塑高效办公与极致娱乐体验

USB Type-C一线通扩展屏：多场景应用，重塑高效办公与极致娱乐体验

在追求高效与便捷的时代&#xff0c;启明智显USB Type-C一线通扩展屏方案正以其独特的优势&#xff0c;成为众多职场人士、娱乐爱好者和游戏玩家的首选。这款扩展屏不仅具备卓越的性能和广泛的兼容性&#xff0c;更能在多个应用场景中发挥出其独特的价值。 USB2.0显卡&#xff…
阅读更多...
【vue for beginner】ref和reactive

【vue for beginner】ref和reactive

&#x1f308;Don’t worry , just coding! 内耗与overthinking只会削弱你的精力&#xff0c;虚度你的光阴&#xff0c;每天迈出一小步&#xff0c;回头时发现已经走了很远。 &#x1f4d7;概念 在 Vue 3 中&#xff0c;ref 和 reactive 是用于创建响应式数据的两种主要方法。…
阅读更多...
从技术视角看AI在Facebook全球化中的作用

从技术视角看AI在Facebook全球化中的作用

在全球化日益加深的今天&#xff0c;人工智能&#xff08;AI&#xff09;作为一种变革性技术&#xff0c;正在深刻影响全球互联网巨头的发展方向。Facebook作为全球最大的社交媒体平台之一&#xff0c;正通过AI技术突破语言、文化和技术的障碍&#xff0c;推动全球化战略的实现…
阅读更多...
css:转换

css:转换

转换 移动 /* transform: translate(100px, 200px); */transform: translateX(100px);transform: translateY(100px); /*一个意思*/ 如果后面跟百分数的意思是移动盒子自身x/y方向长度的百分比&#xff0c;可以用作子绝父相控制盒子水平居中垂直居中 translate里的xy值是相对…
阅读更多...
SpringCloud2~~~

SpringCloud2~~~

Nacos Nacos就是替代 注册中心【Eureka】 和 配置中心【Config】 支持AP和CP&#xff0c;可以切换 了解即可 下载和运行 下载版本&#xff08;找自己想要的版本&#xff09;&#xff1a;Tags alibaba/nacos GitHub 本地有良好的 Java8 Maven环境 解压安装包&#xff0c;直接…
阅读更多...
从0开始学PHP面向对象内容之常用设计模式（享元）

从0开始学PHP面向对象内容之常用设计模式（享元）

二、结构型设计模式 7、享元模式&#xff08;Flyweight Pattern&#xff09; 这里是引用享元模式&#xff08;Flyweight Pattern&#xff09; 是一种结构型设计模式&#xff0c;旨在通过共享对象来减少内存使用&#xff0c;尤其适用于大量相似对象的场景。通过共享和重用对象的…
阅读更多...
AI开发 - GPT之魂 用Python 演示chatGPT的自注意力机制 - 机器学习

AI开发 - GPT之魂 用Python 演示chatGPT的自注意力机制 - 机器学习

自注意力机制&#xff08;Self-Attention&#xff09;就是让模型在处理每个词时&#xff0c;学会“关注重点”&#xff0c;而不是平均地对每个词一视同仁。这种机制让 GPT 能更聪明地理解句子的上下文和语义之间的关系。 自注意力机制是 GPT 的核心&#xff0c;它帮助模型在理解…
阅读更多...
循环神经网络（RNN）简述

循环神经网络（RNN）简述

RNN及其变体 1、概述 (一)、概念 RNN(Recurrent Neural Network), 中文称作循环神经网络, 它一般以序列数据为输入, 通过网络内部的结构设计有效捕捉序列之间的关系特征, 一般也是以序列形式进行输出。 RNN的循环机制使模型隐层**上一时间步产生的结果, 能够作为当下时间步…
阅读更多...
计算机毕业设计Python+LSTM天气预测系统 AI大模型问答 vue.js 可视化大屏 机器学习 深度学习 Hadoop Spark

计算机毕业设计Python+LSTM天气预测系统 AI大模型问答 vue.js 可视化大屏 机器学习 深度学习 Hadoop Spark

温馨提示&#xff1a;文末有 CSDN 平台官方提供的学长联系方式的名片&#xff01; 温馨提示&#xff1a;文末有 CSDN 平台官方提供的学长联系方式的名片&#xff01; 温馨提示&#xff1a;文末有 CSDN 平台官方提供的学长联系方式的名片&#xff01; 作者简介&#xff1a;Java领…
阅读更多...
Next.js-样式处理

Next.js-样式处理

#题引&#xff1a;我认为跟着官方文档学习不会走歪路 Next.js 支持多种为应用程序添加样式的方法&#xff0c;包括&#xff1a; CSS Modules&#xff1a;创建局部作用域的 CSS 类&#xff0c;避免命名冲突并提高可维护性。全局 CSS&#xff1a;使用简单&#xff0c;对于有传统…
阅读更多...
QT：多ui界面显示

QT：多ui界面显示

文章目录 1.多ui界面添加2.跳转函数3.返回函数4.Qt5源码工程5.模态显示 1.多ui界面添加 最终生成这个目录 2.跳转函数 void MainWindow::on_pushButton_clicked() {//this->setWindowModality(Qt::WindowModal);test1 *t1 new test1();t1->setParentData(this);this-…
阅读更多...
利用大数据和人工智能彻底改变移动测试

利用大数据和人工智能彻底改变移动测试

移动应用程序是按需提供的公司品牌。它是了解组织提供的任何服务或产品的窗口。在 Kobiton&#xff0c;他们明白这一点 — 他们的使命是通过测试改进移动应用程序。Kobiton 是一个移动测试平台&#xff0c;允许客户在世界任何地方对真实移动设备执行手动和自动测试。它最初是一…
阅读更多...
Ubuntu环境中RocketMQ安装教程

Ubuntu环境中RocketMQ安装教程

参考教程 https://blog.csdn.net/weixin_56219549/article/details/126143231 1、安装JDK&#xff0c;并配置环境变量&#xff08;略&#xff09; 2、下载RocketMQ安装包 RocketMQ下载地址&#xff0c;选择二进制包下载 unzip rocketmq-all-5.0.0-ALPHA-bin-release.zip 使…
阅读更多...
基于JAVA的旅游网站系统设计

基于JAVA的旅游网站系统设计

摘 要 自改革开放以来&#xff0c; 我国国内旅游业发展迅速&#xff0c;覆盖面广&#xff0c;但总的来说仍然处于一种低消费、大众化、低水平、 中近距离旅游的状况。旅游基础设备、服务设施建设发展很快&#xff0c;但仍然不能适应国内旅游发展速度的要求。我国的 旅游业是在…
阅读更多...
服务器数据恢复—raid6阵列硬盘被误重组为raid5阵列的数据恢复案例

服务器数据恢复—raid6阵列硬盘被误重组为raid5阵列的数据恢复案例

服务器存储数据恢复环境&#xff1a; 存储中有一组由12块硬盘组建的RAID6阵列&#xff0c;上层linux操作系统EXT3文件系统&#xff0c;该存储划分3个LUN。 服务器存储故障&分析&#xff1a; 存储中RAID6阵列不可用。为了抢救数据&#xff0c;运维人员使用原始RAID中的部分…
阅读更多...
论文笔记-WWW2024-ClickPrompt

论文笔记-WWW2024-ClickPrompt

论文笔记-WWW2024-ClickPrompt: CTR Models are Strong Prompt Generators for Adapting Language Models to CTR Prediction ClickPrompt: CTR模型是大模型适配CTR预测任务的强大提示生成器摘要1.引言2.预备知识2.1传统CTR预测2.2基于PLM的CTR预测 3.方法3.1概述3.2模态转换3.…
阅读更多...
循环神经网络（RNN）详解

循环神经网络（RNN）详解

✅作者简介&#xff1a;2022年博客新星 第八。热爱国学的Java后端开发者&#xff0c;修心和技术同步精进。 &#x1f34e;个人主页&#xff1a;Java Fans的博客 &#x1f34a;个人信条&#xff1a;不迁怒&#xff0c;不贰过。小知识&#xff0c;大智慧。 &#x1f49e;当前专栏…
阅读更多...
【微服务】Nacos

【微服务】Nacos

一、安装 1、官网地址&#xff1a;https://nacos.io/download/nacos-server/ 2、启动&#xff1a;找到bin目录下的startup.cmd双击启动&#xff0c;或者打开一个命令窗口输入&#xff1a; startup.cmd -m standalone双击启动后如下&#xff1a;可以访问控制台地址 访问后的…
阅读更多...
最新文章

Copyright @ 2022~2023