C++智能指针的用法

一、智能指针的学习：

1、内存泄漏：

关于内存泄漏这个问题，一般都会牵扯到指针这个话题，也就是我们常说的动态内存分配；然而在程序员手动进行堆空间的分配时(指针无法控制所指堆空间的生命周期，)，往往在写完程序的时候，程序员一不小心就忘了释放已经手动分配的内存大小，导致软件Bug不断(也就是内存泄漏)。

在C++语言里面又没有垃圾回收的机制(不像高级语言Java有自动的垃圾回收机制，)，所以程序员在写程序的时候，经常会发生刚才上面说的那种情况，这里我们来看一个例子：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Test
{
    int i;
public:
    Test(int i)
    {
        this->i = i;
    }
    int value()
    {
        return i;
    }
    ~Test()
    {
    }
};

int main()
{
    for(int i=0; i<5; i++)
    {
        Test* p = new Test(i);
        
        cout << p->value() << endl;
    }
    
    return 0;
}

输出结果：

txp@ubuntu:~$ ./a.out
0
1
2
3
4

注解：上面分配的堆空间，没有释放掉

2、我们需要什么？

• 需要一个特殊的指针: 智能指针对象，通过类的普通构造函数完成；

• 指针生命周期结束的时候，主动释放堆空间

• 一片堆空间最多只能由一个指针标识:避免多次释放内存，通过拷贝构造函数和赋值操作符完成；

• 杜绝指针运算和指针比较

3、智能指针的使用：

• 重载指针特征操作符(->和*)

• 只能通过类的成员函数重载

• 重载函数不能使用参数

• 只能定义一个重载函数

代码实践：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Test
{
    int i;
public:
    Test(int i)
    {
        cout << "Test(int i)" << endl;
        this->i = i;
    }
    int value()
    {
        return i;
    }
    ~Test()
    {
        cout << "~Test()" << endl;
    }
};

class Pointer
{
    Test* mp;
public:
    Pointer(Test* p = NULL)// 1，智能指针对象，通过类的普通构造函数完成；
    {
        mp = p;
    }
    Pointer(const Pointer& obj)//避免多次释放内存，通过拷贝构造函数和赋值操作符完成；
    {
        mp = obj.mp;// 传递堆空间的控制；
        const_cast<Pointer&>(obj).mp = NULL;//初始化对象不管之前的；堆空间了，做所有权的转移，保证堆空间最多只能由一个对象被标识； 
    }
    Pointer& operator = (const Pointer& obj)
    {
        if( this != &obj )
        {
            delete mp;
            mp = obj.mp;
            const_cast<Pointer&>(obj).mp = NULL;
        }
        
        return *this;
    }
    Test* operator -> () // 返回指针，准备指示；
    {
        return mp;
    }
    Test& operator * () // 解引用，返回对象；
    {
        return *mp;
    }
    bool isNull()
    {
        return (mp == NULL);
    }
    ~Pointer()
    {
        delete mp;
    }
};

int main()
{
    Pointer p1 = new Test(0);
    
    cout << p1->value() << endl;
    
    Pointer p2 = p1;
    
    cout << p1.isNull() << endl;
    
    cout << p2->value() << endl;
    
    return 0;
}

输出结果：

txp@ubuntu:~$ ./a.out
Test(int i)
0
1
0
~Test()

总结提示：智能指针是一个类，这个类的构造函数中传入一个普通指针，析构函数中释放传入的指针。智能指针的类都是栈上的对象，所以当函数（或程序）结束时会自动被释放

二、总结：

• 指针特征操作符(->和*)可以被重载

• 重载指针特征符能够使用对象代替指针

• 智能指针只能用指向堆空间中的内存

• 智能指针的意义在于最大程度的避免内存问题