Boost智能指针——scoped_ptr和shared_ptr
2012-08-21 10:21
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Boost智能指针——scoped_ptr
boost::scoped_ptr和std::auto_ptr非常类似,是一个简单的智能指针,它能够保证在离开作用域后对象被自动释放。下列代码演示了该指针的基本应用:#include <string> #include <iostream> #include <boost/scoped_ptr.hpp> class implementation { public: ~implementation() { std::cout <<"destroying implementation\n"; } void do_something() { std::cout << "did something\n"; } }; void test() { boost::scoped_ptr<implementation> impl(new implementation()); impl->do_something(); } void main() { std::cout<<"Test Begin ... \n"; test(); std::cout<<"Test End.\n"; } |
Test Begin ... did something destroying implementation Test End. |
boost::scoped_ptr特点:
boost::scoped_ptr的实现和std::auto_ptr非常类似,都是利用了一个栈上的对象去管理一个堆上的对象,从而使得堆上的对象随着栈上的对象销毁时自动删除。不同的是,boost::scoped_ptr有着更严格的使用限制——不能拷贝。这就意味着:boost::scoped_ptr指针是不能转换其所有权的。
不能转换所有权
boost::scoped_ptr所管理的对象生命周期仅仅局限于一个区间(该指针所在的"{}"之间),无法传到区间之外,这就意味着boost::scoped_ptr对象是不能作为函数的返回值的(std::auto_ptr可以)。
不能共享所有权
这点和std::auto_ptr类似。这个特点一方面使得该指针简单易用。另一方面也造成了功能的薄弱——不能用于stl的容器中。
不能用于管理数组对象
由于boost::scoped_ptr是通过delete来删除所管理对象的,而数组对象必须通过deletep[]来删除,因此boost::scoped_ptr是不能管理数组对象的,如果要管理数组对象需要使用boost::scoped_array类。
boost::scoped_ptr的常用操作:
可以简化为如下形式:
namespace boost { template<typename T> class scoped_ptr : noncopyable { public: explicit scoped_ptr(T* p = 0); ~scoped_ptr(); void reset(T* p = 0); T& operator*() const; T* operator->() const; T* get() const; void swap(scoped_ptr& b); }; template<typename T> void swap(scoped_ptr<T> & a, scoped_ptr<T> & b); } |
成员函数 | 功能 |
operator*() | 以引用的形式访问所管理的对象的成员 |
operator->() | 以指针的形式访问所管理的对象的成员 |
get() | 释放所管理的对象,管理另外一个对象 |
swap(scoped_ptr& b) | 交换两个boost::scoped_ptr管理的对象 |
#include <string> #include <iostream> #include <boost/scoped_ptr.hpp> #include <boost/scoped_array.hpp> #include <boost/config.hpp> #include <boost/detail/lightweight_test.hpp> void test() { // test scoped_ptr with a built-in type long * lp = new long; boost::scoped_ptr<long> sp ( lp ); BOOST_TEST( sp.get() == lp ); BOOST_TEST( lp == sp.get() ); BOOST_TEST( &*sp == lp ); *sp = 1234568901L; BOOST_TEST( *sp == 1234568901L ); BOOST_TEST( *lp == 1234568901L ); long * lp2 = new long; boost::scoped_ptr<long> sp2 ( lp2 ); sp.swap(sp2); BOOST_TEST( sp.get() == lp2 ); BOOST_TEST( sp2.get() == lp ); sp.reset(NULL); BOOST_TEST( sp.get() == NULL ); } void main() { test(); } |
boost::scoped_ptr和std::auto_ptr的功能和操作都非常类似,如何在他们之间选取取决于是否需要转移所管理的对象的所有权(如是否需要作为函数的返回值)。如果没有这个需要的话,大可以使用boost::scoped_ptr,让编译器来进行更严格的检查,来发现一些不正确的赋值操作。
Boost智能指针——shared_ptr
boost::scoped_ptr虽然简单易用,但它不能共享所有权的特性却大大限制了其使用范围,而boost::shared_ptr可以解决这一局限。顾名思义,boost::shared_ptr是可以共享所有权的智能指针,首先让我们通过一个例子看看它的基本用法:#include <string>
#include <iostream>
#include <boost/shared_ptr.hpp>
class implementation
{
public:
~implementation() { std::cout <<"destroying implementation\n"; }
void do_something() { std::cout << "did something\n"; }
};
void test()
{
boost::shared_ptr<implementation> sp1(new implementation());
std::cout<<"The Sample now has "<<sp1.use_count()<<" references\n";
boost::shared_ptr<implementation> sp2 = sp1;
std::cout<<"The Sample now has "<<sp2.use_count()<<" references\n";
sp1.reset();
std::cout<<"After Reset sp1. The Sample now has "<<sp2.use_count()<<" references\n";
sp2.reset();
std::cout<<"After Reset sp2.\n";
}
void main()
{
test();
}
该程序的输出结果如下:
The Sample now has 1 references
The Sample now has 2 references
After Reset sp1. The Sample now has 1 references
destroying implementation
After Reset sp2.
可以看到,boost::shared_ptr指针sp1和sp2同时拥有了implementation对象的访问权限,且当sp1和sp2都释放对该对象的所有权时,其所管理的的对象的内存才被自动释放。在共享对象的访问权限同时,也实现了其内存的自动管理。
boost::shared_ptr的内存管理机制:
boost::shared_ptr的管理机制其实并不复杂,就是对所管理的对象进行了引用计数,当新增一个boost::shared_ptr对该对象进行管理时,就将该对象的引用计数加一;减少一个boost::shared_ptr对该对象进行管理时,就将该对象的引用计数减一,如果该对象的引用计数为0的时候,说明没有任何指针对其管理,才调用delete释放其所占的内存。
上面的那个例子可以的图示如下:
sp1对implementation对象进行管理,其引用计数为1
增加sp2对implementation对象进行管理,其引用计数增加为2
sp1释放对implementation对象进行管理,其引用计数变为1
sp2释放对implementation对象进行管理,其引用计数变为0,该对象被自动删除
boost::shared_ptr的特点:
和前面介绍的boost::scoped_ptr相比,boost::shared_ptr可以共享对象的所有权,因此其使用范围基本上没有什么限制(还是有一些需要遵循的使用规则,下文中介绍),自然也可以使用在stl的容器中。另外它还是线程安全的,这点在多线程程序中也非常重要。
boost::shared_ptr的使用规则:
boost::shared_ptr并不是绝对安全,下面几条规则能使我们更加安全的使用boost::shared_ptr:
避免对shared_ptr所管理的对象的直接内存管理操作,以免造成该对象的重释放
shared_ptr并不能对循环引用的对象内存自动管理(这点是其它各种引用计数管理内存方式的通病)。
不要构造一个临时的shared_ptr作为函数的参数。
如下列代码则可能导致内存泄漏:
void test()
{
foo(boost::shared_ptr<implementation>(new implementation()),g());
}
正确的用法为:
void test()
{
boost::shared_ptr<implementation> sp (new implementation());
foo(sp,g());
}
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