auto_ptr作用和用法(转:http://blog.csdn.net/danforn/archive/2008/06/30/2598413.aspx)
2011-06-14 10:33
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标准auto_ptr智能指针机制很多人都知道,但很少使用它。这真是个遗憾,因为auto_ptr优雅地解决了C++设计和编码中常见的问题,正
确地使用它可以生成健壮的代码。本文阐述了如何正确运用auto_ptr来让你的代码更加安全——以及如何避免对auto_ptr危险但常见的误用,这些
误用会引发间断性发作、难以诊断的bug。
1.为什么称它为“自动”指针?
auto_ptr只是众多可能的智能指针之一。许多商业库提供了更复杂的智能指针,用途广泛而令人惊异,从管理引用的数量到提供先进的代理服务。可以把标
准C++ auto_ptr看作智能指针的Ford
Escort(elmar注:可能指福特的一种适合家居的车型):一个简易、通用的智能指针,它不包含所有的小技巧,不像专用的或高性能的智能指针那么奢
华,但是它可以很好的完成许多普遍的工作,它很适合日常性的使用。
auto_ptr所做的事情,就是动态分配对象以及当对象不再需要时自动执行清理。这里是一个简单的代码示例,没有使用auto_ptr所以不安全:
// 示例 1(a): 原始代码 //
void f() { T* pt( new T );
/*...更多的代码...*/
delete pt; }
我们大多数人每天写类似的代码。如果f()函数只有三行并且不会有任何意外,这么做可能挺好的。但是如果f()从不执行delete语句,或者是由于过早的返回,或者是由于执行函数体时抛出了异常,那么这个被分配的对象就没有被删除,从而我们产生了一个经典的内存泄漏。
能让示例1(a)安全的简单办法是把指针封装在一个“智能的”类似于指针的对象里,这个对象拥有这个指针并且能在析构时自动删除这个指针所指的对
象。因为这个智能指针可以简单的当成一个自动的对象(这就是说,它出了作用域时会自动毁灭),所以很自然的把它称之为“智能”指针:
// 示例 1(b): 安全代码, 使用了auto_ptr //
void f() { auto_ptr<T> pt( new T );
/*...更多的代码...*/
} // 酷: 当pt出了作用域时析构函数被调用, // 从而对象被自动删除
现在代码不会泄漏T类型的对象,不管这个函数是正常退出还是抛出了异常,因为pt的析构函数总是会在出栈时被调用。清理会自动进行。
最后,使用一个auto_ptr就像使用一个内建的指针一样容易,而且如果想要“撤销”资源,重新采用手动的所有权,我们只要调用release():
// 示例 2: 使用一个 auto_ptr //
void g() { T* pt1 = new T; // 现在,我们有了一个分配好的对象
// 将所有权传给了一个auto_ptr对象 auto_ptr<T> pt2( pt1 );
// 使用auto_ptr就像我们以前使用简单指针一样 *pt2 = 12; // 就像 "*pt1 =
12;" pt2->SomeFunc(); // 就像 "pt1->SomeFunc();"
// 用get()来获得指针的值 assert( pt1 == pt2.get() );
// 用release()来撤销所有权 T* pt3 = pt2.release();
// 自己删除这个对象,因为现在 // 没有任何auto_ptr拥有这个对象 delete pt3;
} // pt2不再拥有任何指针,所以不要 // 试图删除它...ok,不要重复删除
最后,我们可以使用auto_ptr的reset()函数来重置auto_ptr使之拥有另一个对象。如果这个auto_ptr已经拥有了一个对象,那么,它会先删除已经拥有的对象,因此调用reset()就如同销毁这个auto_ptr,然后新建一个并拥有一个新对象:
// 示例 3: 使用reset() //
void h() { auto_ptr<T> pt( new T(1) );
pt.reset( new T(2) ); // 删除由"new T(1)"分配出来的第一个T
} // 最后,pt出了作用域, // 第二个T也被删除了
auto_ptr
用法:
1.
需要包含头文件<memory>
2.Constructor
:explicit auto_ptr(X* p = 0) throw();
将指针p
交给auto_ptr
对象托管
3.Copy
constructor: auto_ptr(const auto_ptr&) throw(); template<class
Y> auto_ptr(const auto_ptr<Y>& a) throw();
指针的托管权会发生转移
4.Destructor: ~auto_ptr();
释放指针p
指向的空间
5.
提供了两个成员函数 X* get() const throw();//
返回保存的指针,对象中仍保留指针 X* release() const throw();//
返回保存的指针,对象中不保留指针
auto_ptr
实现关键点 1.
利用特点”
栈上对象在离开作用范围时会自动析构”
2.
对于动态分配的内存,其作用范围是程序员手动控制的,这给程序员带来了方便但也不可避免疏忽造成的内存泄漏,毕竟只有编译器是最可靠的。
3.auto_ptr
通过在栈上构建一个对象a
,对象a
中wrap
了动态分配内存的指针p
,所有对指针p
的操作都转为对对象a
的操作。而在a
的析构函数中会自动释放p
的空间,而该析构函数是编译器自动调用的,无需程序员操心。
多说无益,看一个最实用的例子:
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
class TC
{
public:
TC(){cout<<"TC()"<<endl;}
~TC(){cout<<"~TC()"<<endl;}
};
void foo(bool isThrow)
{
auto_ptr<TC> pTC(new TC);
//
方法2
//TC *pTC = new TC;
//
方法1
try
{
if(isThrow)
throw "haha";
}
catch(const char* e)
{
//delete pTC;
//
方法1
throw;
}
//delete pTC;
//
方法1
}
int main()
{
try
{
foo(true);
}
catch(...)
{
cout<<"caught"<<endl;
}
system("pause");
}
1.
如果采用方案1
,那么必须考虑到函数在因throw
异常的时候释放所分配的内存。
这样造成的结果是在每个分支处都要很小心的手动 delete pTC;
2.
如果采用方案2
,那就无需操心何时释放内存,不管foo()
因何原因退出,
栈上对象pTC
的析构函数都将调用,因此托管在之中的指针所指的内存必然安全释放。
至此,智能指针的优点已经很明了了。
但是要注意使用中的一个陷阱,
那就是指针的托管权是会转移的。
例如在上例中,如果 auto_ptr<TC> pTC(new TC); auto_ptr<TC> pTC1=pTC;
那么,pTC1
将拥有该指针,而pTC
没有了,如果再用pTC
去引用,必然导致内存错误。
要避免这个问题,可以考虑使用采用了引用计数的智能指针,例如boost::shared_ptr
等
auto_ptr不会降低程序的效率,但auto_ptr不适用于数组,auto_ptr根本不可以大规模使用。
shared_ptr也要配合weaked_ptr,否则会很容易触发循环引用而永远无法回收内存。
理论上,合理使用容器加智能指针,C++可以完全避免内存泄露,效率只有微不足道的下降(中型以上程序最多百分之一)
确地使用它可以生成健壮的代码。本文阐述了如何正确运用auto_ptr来让你的代码更加安全——以及如何避免对auto_ptr危险但常见的误用,这些
误用会引发间断性发作、难以诊断的bug。
1.为什么称它为“自动”指针?
auto_ptr只是众多可能的智能指针之一。许多商业库提供了更复杂的智能指针,用途广泛而令人惊异,从管理引用的数量到提供先进的代理服务。可以把标
准C++ auto_ptr看作智能指针的Ford
Escort(elmar注:可能指福特的一种适合家居的车型):一个简易、通用的智能指针,它不包含所有的小技巧,不像专用的或高性能的智能指针那么奢
华,但是它可以很好的完成许多普遍的工作,它很适合日常性的使用。
auto_ptr所做的事情,就是动态分配对象以及当对象不再需要时自动执行清理。这里是一个简单的代码示例,没有使用auto_ptr所以不安全:
// 示例 1(a): 原始代码 //
void f() { T* pt( new T );
/*...更多的代码...*/
delete pt; }
我们大多数人每天写类似的代码。如果f()函数只有三行并且不会有任何意外,这么做可能挺好的。但是如果f()从不执行delete语句,或者是由于过早的返回,或者是由于执行函数体时抛出了异常,那么这个被分配的对象就没有被删除,从而我们产生了一个经典的内存泄漏。
能让示例1(a)安全的简单办法是把指针封装在一个“智能的”类似于指针的对象里,这个对象拥有这个指针并且能在析构时自动删除这个指针所指的对
象。因为这个智能指针可以简单的当成一个自动的对象(这就是说,它出了作用域时会自动毁灭),所以很自然的把它称之为“智能”指针:
// 示例 1(b): 安全代码, 使用了auto_ptr //
void f() { auto_ptr<T> pt( new T );
/*...更多的代码...*/
} // 酷: 当pt出了作用域时析构函数被调用, // 从而对象被自动删除
现在代码不会泄漏T类型的对象,不管这个函数是正常退出还是抛出了异常,因为pt的析构函数总是会在出栈时被调用。清理会自动进行。
最后,使用一个auto_ptr就像使用一个内建的指针一样容易,而且如果想要“撤销”资源,重新采用手动的所有权,我们只要调用release():
// 示例 2: 使用一个 auto_ptr //
void g() { T* pt1 = new T; // 现在,我们有了一个分配好的对象
// 将所有权传给了一个auto_ptr对象 auto_ptr<T> pt2( pt1 );
// 使用auto_ptr就像我们以前使用简单指针一样 *pt2 = 12; // 就像 "*pt1 =
12;" pt2->SomeFunc(); // 就像 "pt1->SomeFunc();"
// 用get()来获得指针的值 assert( pt1 == pt2.get() );
// 用release()来撤销所有权 T* pt3 = pt2.release();
// 自己删除这个对象,因为现在 // 没有任何auto_ptr拥有这个对象 delete pt3;
} // pt2不再拥有任何指针,所以不要 // 试图删除它...ok,不要重复删除
最后,我们可以使用auto_ptr的reset()函数来重置auto_ptr使之拥有另一个对象。如果这个auto_ptr已经拥有了一个对象,那么,它会先删除已经拥有的对象,因此调用reset()就如同销毁这个auto_ptr,然后新建一个并拥有一个新对象:
// 示例 3: 使用reset() //
void h() { auto_ptr<T> pt( new T(1) );
pt.reset( new T(2) ); // 删除由"new T(1)"分配出来的第一个T
} // 最后,pt出了作用域, // 第二个T也被删除了
auto_ptr
用法:
1.
需要包含头文件<memory>
2.Constructor
:explicit auto_ptr(X* p = 0) throw();
将指针p
交给auto_ptr
对象托管
3.Copy
constructor: auto_ptr(const auto_ptr&) throw(); template<class
Y> auto_ptr(const auto_ptr<Y>& a) throw();
指针的托管权会发生转移
4.Destructor: ~auto_ptr();
释放指针p
指向的空间
5.
提供了两个成员函数 X* get() const throw();//
返回保存的指针,对象中仍保留指针 X* release() const throw();//
返回保存的指针,对象中不保留指针
auto_ptr
实现关键点 1.
利用特点”
栈上对象在离开作用范围时会自动析构”
2.
对于动态分配的内存,其作用范围是程序员手动控制的,这给程序员带来了方便但也不可避免疏忽造成的内存泄漏,毕竟只有编译器是最可靠的。
3.auto_ptr
通过在栈上构建一个对象a
,对象a
中wrap
了动态分配内存的指针p
,所有对指针p
的操作都转为对对象a
的操作。而在a
的析构函数中会自动释放p
的空间,而该析构函数是编译器自动调用的,无需程序员操心。
多说无益,看一个最实用的例子:
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
class TC
{
public:
TC(){cout<<"TC()"<<endl;}
~TC(){cout<<"~TC()"<<endl;}
};
void foo(bool isThrow)
{
auto_ptr<TC> pTC(new TC);
//
方法2
//TC *pTC = new TC;
//
方法1
try
{
if(isThrow)
throw "haha";
}
catch(const char* e)
{
//delete pTC;
//
方法1
throw;
}
//delete pTC;
//
方法1
}
int main()
{
try
{
foo(true);
}
catch(...)
{
cout<<"caught"<<endl;
}
system("pause");
}
1.
如果采用方案1
,那么必须考虑到函数在因throw
异常的时候释放所分配的内存。
这样造成的结果是在每个分支处都要很小心的手动 delete pTC;
2.
如果采用方案2
,那就无需操心何时释放内存,不管foo()
因何原因退出,
栈上对象pTC
的析构函数都将调用,因此托管在之中的指针所指的内存必然安全释放。
至此,智能指针的优点已经很明了了。
但是要注意使用中的一个陷阱,
那就是指针的托管权是会转移的。
例如在上例中,如果 auto_ptr<TC> pTC(new TC); auto_ptr<TC> pTC1=pTC;
那么,pTC1
将拥有该指针,而pTC
没有了,如果再用pTC
去引用,必然导致内存错误。
要避免这个问题,可以考虑使用采用了引用计数的智能指针,例如boost::shared_ptr
等
auto_ptr不会降低程序的效率,但auto_ptr不适用于数组,auto_ptr根本不可以大规模使用。
shared_ptr也要配合weaked_ptr,否则会很容易触发循环引用而永远无法回收内存。
理论上,合理使用容器加智能指针,C++可以完全避免内存泄露,效率只有微不足道的下降(中型以上程序最多百分之一)
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