智能指针–std::auto_ptr

智能指针

智能指针： 对于编译器来说，智能指针实际上是一个栈对象，并非指针类型，在栈对象生命期即将结束时，智能指针通过析构函数释放有它管理的堆内存。所有智能指针都重载了“operator->”操作符，直接返回对象的引用，用以操作对象。访问智能指针原来的方法则使用“.”操作符。

访问智能指针包含的裸指针则可以用 get() 函数。由于智能指针是一个对象，所以if(my_smart_object)永远为真，要判断智能指针的裸指针是否为空，需要这样判断：if(my_smart_object.get())。

智能指针包含了 reset() 方法，如果不传递参数（或者传递 NULL），则智能指针会释放当前管理的内存。如果传递一个对象，则智能指针会释放当前对象，来管理新传入的对象。

所有的智能指针类都有一个explicit构造函数，以指针作为参数。比如auto_ptr的类模板原型为：

templet<class T>
class auto_ptr {
explicit auto_ptr(X* p = 0) ;
...
};

因此不能自动将指针转换为智能指针对象，必须显式调用：

shared_ptr<double> pd;
double *p_reg = new double;
pd = p_reg;                               // not allowed (implicit conversion)
pd = shared_ptr<double>(p_reg);           // allowed (explicit conversion)
shared_ptr<double> pshared = p_reg;       // not allowed (implicit conversion)
shared_ptr<double> pshared(p_reg);        // allowed (explicit conversion)

对智能指针都应避免的一点：

string vacation("I wandered lonely as a cloud.");
shared_ptr<string> pvac(&vacation);   // No

pvac过期时，程序将把delete运算符用于非堆内存，这是错误的。

std::auto_ptr

auto_ptr是这样一种指针：它是“它所指向的对象”的拥有者。这种拥有具有唯一性，即一个对象只能有一个拥有者，严禁一物二主。当auto_ptr指针被摧毁时，它所指向的对象也将被隐式销毁，即使程序中有异常发生，auto_ptr所指向的对象也将被销毁。模板auto_ptr是C++98提供的解决方案，C+11已将将其摒弃，并提供了另外两种解决方案。然而，虽然auto_ptr被摒弃，但它已使用了好多年：同时，如果您的编译器不支持其他两种解决力案，auto_ptr将是唯一的选择。

创建一个测试类

class Simple
{
public:
Simple(int param = 0) {
number = param;
std::cout << "Simple: " << number << std::endl;
}
~Simple() {
std::cout << "~Simple: " << number << std::endl;
}
void PrintSomething() {
std::cout << "output: " << info_extend.c_str()<<std::endl;
}
std::string info_extend;
int number;
};

我们创建一个auto_ptr

void TestAutoPtr()
{
std::auto_ptr<Simple> my_memory(new Simple(1));  // 创建对象，输出：Simple：1
if (my_memory.get()) {              // 判断智能指针是否为空
my_memory->PrintSomething();          // 使用 operator-> 调用智能指针对象中的函数
my_memory.get()->info_extend = "Addition";   // 使用 get() 返回裸指针，然后给内部对象赋值
my_memory->PrintSomething();          // 再次打印，表明上述赋值成功
(*my_memory).info_extend += " other";      // 使用 operator* 返回智能指针内部对象，然后用“.”调用智能指针对象中的函数
my_memory->PrintSomething();          // 再次打印，表明上述赋值成功
}
}

输出：

Simple: 1

output:

output: Addition

output: Addition other

~Simple : 1

上述为正常使用 std::auto_ptr 的代码，一切似乎都良好，无论如何不用我们显示使用该死的 delete 了。

但是好景不长，我们看看如下的另一个例子：

void TestAutoPtr2() {
std::auto_ptr<Simple> my_memory(new Simple(1));
if (my_memory.get()) {
std::auto_ptr<Simple> my_memory2;  // 创建一个新的 my_memory2 对象
my_memory2 = my_memory;       // 复制旧的 my_memory 给 my_memory2
my_memory2->PrintSomething();    // 输出信息，复制成功
my_memory->PrintSomething();    // 崩溃
}
}

最终如上代码导致崩溃，如上代码时绝对符合 C++ 编程思想的，居然崩溃了，跟进 std::auto_ptr 的源码后，我们看到，罪魁祸首是“my_memory2 = my_memory”，这行代码，my_memory2 完全夺取了 my_memory 的内存管理所有权，导致 my_memory 悬空，最后使用时导致崩溃。

所以，使用 std::auto_ptr 时，绝对不能使用“operator=”操作符。作为一个库，不允许用户使用，确没有明确拒绝，多少会觉得有点出乎预料。

看完 std::auto_ptr 好景不长的第一个例子后，让我们再来看一个：

void TestAutoPtr3() {
std::auto_ptr<Simple> my_memory(new Simple(1));
if (my_memory.get()) {
my_memory.release();
}
}

执行结果为：

Simple: 1

看到什么异常了吗？我们创建出来的对象没有被析构，没有输出“~Simple: 1”，导致内存泄露。当我们不想让 my_memory 继续生存下去，我们调用 release() 函数释放内存，结果却导致内存泄露（在内存受限系统中，如果my_memory占用太多内存，我们会考虑在使用完成后，立刻归还，而不是等到 my_memory 结束生命期后才归还）。

正确的代码应该为：

void TestAutoPtr3() {
std::auto_ptr<Simple> my_memory(new Simple(1));
if (my_memory.get()) {
Simple* temp_memory = my_memory.release();
delete temp_memory;
}
}
或
void TestAutoPtr3() {
std::auto_ptr<Simple> my_memory(new Simple(1));
if (my_memory.get()) {
my_memory.reset(); // 释放 my_memory 内部管理的内存
}
}

原来 std::auto_ptr 的 release() 函数只是让出内存所有权，这显然也不符合 C++ 编程思想。

总结：std::auto_ptr 可用来管理单个对象的对内存，但是，请注意如下几点：

（1）尽量不要使用“operator=”。如果使用了，请不要再使用先前对象。

（2）记住 release() 函数不会释放对象，仅仅归还所有权。

（3）std::auto_ptr 最好不要当成参数传递

（4）由于 std::auto_ptr 的“operator=”问题，有其管理的对象不能放入 std::vector 等容器中。

使用一个 std::auto_ptr 的限制还真多，还不能用来管理堆内存数组，这应该是你目前在想的事情吧，我也觉得限制挺多的，哪天一个不小心，就导致问题了。

由于 std::auto_ptr 引发了诸多问题，一些设计并不是非常符合 C++ 编程思想，所以尽量不要用std::auto_ptr

以下附auto_ptr部分源代码：

template <class T>
class auto_ptr
{
private:
T * ptr;
public:
typedef T element_type;
explicit auto_ptr(T* __p = 0) throw() : ptr(__p) {}
auto_ptr(auto_ptr& __a) throw() : ptr(__a.release()) {}
template <class _Tp1>
auto_ptr(auto_ptr<_Tp1>& __a) throw() : ptr(__a.release()) {}
auto_ptr& operator=(auto_ptr& __a) throw()
{
if (&__a != this)
{
delete ptr;
ptr = __a.release();
}
return *this;
}
template <class _Tp1>
auto_ptr& operator=(auto_ptr<_Tp1>& __a)throw()
{
if (__a.get() != this->get())
{
delete ptr;
ptr = __a.release();
}
return *this;
}
~auto_ptr() throw() { delete ptr; }
T& operator*() const throw() { return *ptr; }
T* operator->() const throw() { return ptr; }
T* get() const throw() { return ptr; }
T* release() throw()
{
T* __tmp = ptr;
ptr = 0;
return __tmp;
}
void reset(T* __p = 0) throw()
{
delete ptr;
ptr = __p;
}
}

转自：http://www.jb51.net/article/52444.htm + 百科