C++ 智能指针auto_ptr详解

1. auto_ptr 的设计动机:

函数操作经常依照下列模式进行:

• 获取一些资源
• 执行一些动作
• 释放所获取的资源

那么面对这些资源的释放问题就会出现下面的两种情况:

• 一开始获得的资源被绑定于局部对象，那么当函数退出的时候，这些局部对象的析构函数被自动的调用，从而自动释放掉这些资源;
• 一开始获得的资源是通过某种显示手段获取，而且并没有绑定在任何对象身上，那么必须以显式的方式释放。这种情况常常发生在指针身上;

例子：

 void f()
 {
       ClassA* ptr = new ClassA();
       ...
       delete ptr;
 }    

上述代码的真正的问题在于： 一旦在...中的某处发生异常，那么f()函数将立即退出，根本不会去调用函数尾端的delete语句。结果可能会造成内存的遗失，或者称为资源的遗失。

上述问题的一个解决方案是:

 void f()
 {
      ClassA*  ptr = new ClassA();

      try
     {
         ...
     }
     catch(...)
     {
         delete ptr;
         throw;
      }

      delete ptr;
 }

为了在异常发生时处理对象的删除工作，程序代码就会变得非常复杂和累赘！

为此，引入了智能指针的概念:

智能指针应该保证：无论在何种情形下，只要自己被销毁，就一定要连带释放其所指向的资源。由于智能指针本身就是区域变量，所以无论是正常推出，还是异常推出，它都一定被销毁，auto_ptr正是这种指针。

auto_ptr是这样的一种指针: 它是"其所指向的对象"的拥有者。所以，当身为对象拥有者的auto_ptr被销毁时，该对象也将被销毁。auto_ptr要求一个对象只能有一个拥有者，严禁一物二主。（天地之间物各有主，苟非吾之所有，虽一毫而莫取）。

下面我们通过一个实例来认识auto_ptr的使用:

 #include <iostream>
 #include <string>
 #include <memory>

 using namespace std;

 class Test
 {
     public:
         Test(const string& psg);
         string getMsg();
     private:
         string msg;
 };

 Test::Test(const string& psg)
 {
     msg = psg;
 }

 string Test::getMsg()
 {
     return msg;
 }

 int main(void)
 {
     std::auto_ptr<Test> ptr(new Test("This is the end of the world!"));
     cout<<ptr->getMsg()<<endl;
     return ;
 }

初始化一个auto_ptr时，将一个指针作为参数传递给auto_ptr的构造函数。而不能使用赋值操作符。

2. auto_ptr拥有权的转移:
auto_ptr所界定的是一种严格的拥有权观念。也就是说，由于一个auto_ptr会删除其所指向的对象，所以这个对象绝对不能被其他对象同时"拥有"。绝对不可以出现多个

auto_ptrs拥有同一个对象。

那么auto_ptr的copy构造函数和assignment操作符该如何运作呢?

另auto_ptr的copy构造函数和assignment操作符将对象的拥有权交出去！

     // initialize an auto_ptr with a new object
     std::auto_ptr<Test> ptr1(new Test("This is the end of the world!"));

     // copy the auto_ptr
     // ~ transfers ownership from ptr1 to ptr2
     std::auto_ptr<Test> ptr2(ptr1);

     cout<<ptr1->getMsg()<<endl;

上面对象的拥有权从ptr1交到ptr2的时候，再使用ptr1去getMsg的时候，会出现"段错误"提示。

 #include <iostream>
 #include <string>
 #include <memory>

 using namespace std;

 class Test
 {
     public:
         Test(const string& psg,const int& id);
         ~Test();
         string getMsg();
     private:
         string msg;
         int id;
 };

 Test::Test(const string& psg,const int& pid)
 {
     msg = psg;
     id = pid;
 }

 Test::~Test()
 {
     cout<<"Delete "<<id<<" "<<endl;
 }

 string Test::getMsg()
 {
     return msg;
 }

 int main(void)
 {
     std::auto_ptr<Test> ptr1(new Test("This is ptr1",));
     std::auto_ptr<Test> ptr2(new Test("This is ptr2",));
     ptr2 = ptr1;
     return ;
 }

上面代码的结果是:

 Delete
 Delete 

表明: 当ptr2被赋值前正拥有另一个对象，赋值动作发生时会发生delete，将该对象删除。