C++ Primer 笔记——智能指针

1.新的标准库提供了两种智能指针类型，shared_ptr允许多个指针指向同一个对象，unique_ptr则独占所指的对象。标准库还定义了一个名为weak_ptr的伴随类，它是一种弱引用，指向shared_ptr所管理的对象。

2.智能指针也是模板，默认初始化的智能指针中保存着一个空指针。

3.智能指针的操作：

4.make_shared用参数来构造指定类型的对象。

std::shared_ptr<int> p = std::make_shared<int>(42);    // 指向一个值为42的int型shared_ptr
std::shared_ptr<std::string> p1 = std::make_shared<std::string>(2,'1');    // 指向一个值为"11"的string类型shared_ptr
std::shared_ptr<int> p2 = std::make_shared<int>();    // 值初始化为0

5.我们可以认为每个shared_ptr有一个引用计数，无论何时我们拷贝一个shared_ptr，计数器都会递增，当我们给shared_ptr赋予一个新值或是shared_ptr被销毁时，计数器就会递减。

6.当指向一个对象的最后一个shared_ptr被销毁时，shared_ptr类会自动销毁此对象。它是通过析构函数完成销毁工作的。所占用的内存也会被释放。

7.shared_ptr在无用之后仍然保留的一种可能情况是，你将shared_ptr放在一个容器中(其实已经做了拷贝)，随后重排了容器，从而不再需要某些元素，而只使用其中一部分，所以要记得用erase删除不再需要的那些元素。

8.在自由空间分配的内存是无名的，因此new无法为其分配的对象命名，而是返回一个指向该对象的指针。

9.默认情况下，动态分配的对象是默认初始化的。这意味着内置类型或组合类型的值将是为定义的，而类类型的对象将用默认构造函数进行初始化。也可以对动态分配的内存进行值初始化，只需在类型名之后跟一对空括号即可。

int *p = new int;    // 默认初始化，*p的值未定义
int *p1 = new int();    // 值初始化为0，*p1为0

10.当我们提供一个括号包围的初始化器，就可以使用auto从此初始化器来推断我们想要分配的对象的类型，但是正因如此，只有当括号中仅有单一初始化器时才可以使用auto。

int a, b;
int i = ;
auto p = new auto(i);    // p指向一个值为1的int型，但不是指向i
auto p1 = new auto{a,b};    // 错误，括号中只能有单个初始化器

11.定位new表达式允许我们向new传递额外的参数。

int *p = new int;    // 如果分配失败，new抛出std::bad_alloc
int *p1 = new (std::nothrow) int;    // 如果分配失败，new返回一个空指针

12.我们传递给idelete的指针必须指向动态分配的内存，或者是一个空指针。释放一块并非new分配的内存，或者将相同的指针值释放多次，其行为是未定义的。

13.我们可以用new返回的指针来初始化智能指针，接受指针参数的智能指针构造函数是explicit的，因此不能将一个内置指针隐式转换为一个只能指针，必须使用直接初始化形式来初始化一个智能指针。

std::shared_ptr<int> p = new int();     // 错误，必须使用直接初始化形式
std::shared_ptr<int> p1(new int());     // 正确，使用了直接初始化形式

14.默认情况下，一个用来初始化智能指针的普通指针必须指向动态内存，因为智能指针默认使用delete释放它所关联的对象，我们可以将智能指针绑定到一个指向其他类型的资源的指针上，但是为了这样做，必须提供自己的操作来代替delete。

15.定义和改变shared_ptr的其他方法：

16.使用一个内置指针来访问一个智能指针所负责的对象是很危险的，因为我们无法知道对象何时会被销毁。

void test(std::shared_ptr<int> p)
{
    // ...
}

int *p = new int();    // p是一个普通指针，不是一个智能指针
test(p);    // 错误，不能将int*转换为一个shared_ptr<int>
test(std::shared_ptr<int>(p));    // 合法的，但是一旦函数调用结束，p指向的内存就被释放了
int j = *p;    // 未定义的，p是一个空悬指针

17.get用来将指针的访问权限传递给代码，你只有在确定代码不会delete指针的情况下，才能使用get。特别的，永远不要用get初始化另一个智能指针或者为另一个智能指针赋值。

std::shared_ptr<int> p(new int());    // p的引用计数为1
int *q = p.get();    // 正确，但是注意不要让q被释放
if ()
{
    std::shared_ptr<int> p1(q);
}    // 程序块结束，p1被销毁，所指的内存被释放
int i = *p;    //未定义，p所指的内存被释放了

18.与赋值类似，reset会更新引用计数，如果需要的话，会释放p指向的对象。reset经常与unique一起使用。

std::shared_ptr<int> p(new int());
// ...
if (!p.unique())
    p.reset(new int());    // 我们不是唯一用户，分配新的拷贝
else
    (*p)++;        // 我们是唯一用户，可以直接改变对象的值

19.如果在new和delete之间发生异常，且异常未被捕获，则内存就永远不会被释放，使用智能指针就可以避免这个问题。

20.当一个shared_pt（unique_ptr也一样）r被销毁时，默认会对它管理的指针进行delete操作，我们可以自己定义一个删除器函数来代替delete操作。

class test
{
public:
    ~test() {};
};

void my_delete(test *t)
{
    t->~test();
}

std::shared_ptr<test> p(new test(), my_delete);    // p被销毁时会调用my_delete

21.unique_ptr也必须采用直接初始化的形式，而且unique_ptr不支持普通的拷贝或赋值操作，但是有如下操作。

• 如果release返回的指针没有被其他的指针保存，则不仅内存没有被释放，而且我们丢失了指针

22.不能拷贝unique_ptr的规则有一个例外，我们可以拷贝或赋值一个将要被销毁的unique_ptr。

std::unique_ptr<int> clone(int i)
{
    return std::unique_ptr<int>(new int(i));
}
// or
std::unique_ptr<int> clone1(int i)
{
    std::unique_ptr<int> ret(new int(i));
    return ret;
}

23.weak_ptr是一种不控制所指向对象生存期的智能指针，它指向一个shared_ptr管理的对象。所以weak_ptr不会改变shared_ptr的引用计数。

24.weak_ptr定义了如下操作：

25.由于对象可能不存在，我们不能使用weak_ptr直接访问对象，而必须调用lock.

std::shared_ptr<int> p(new int());
std::weak_ptr<int> p1(p);

if (std::shared_ptr<int> np = p1.lock())    // 如果np为空则不可操作
{
    (*np)++;
}