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标题:详解C++中的Boost智能指针

2010年12月18日 星期六 18:04

      • 内存管理是一个比较繁琐的问题,C++中有两个实现方案: 垃圾回收机制和智能指针。垃圾回收机制因为性能等原因不被C++的大佬们推崇, 而智能指针被认为是解决C++内存问题的最优方案。

        1. 定义

        一个智能指针就是一个C++的对象, 这对象的行为像一个指针,但是它却可以在其不需要的时候自动删除。注意这个“其不需要的时候”, 这可不是一个精确的定义。这个不需要的时候可以指好多方面:局部变量退出函数作用域、类的对象被析构……。所以boost定义了多个不同的智能指针来管理不同的场景。

         

        shared_ptr<T> 内部维护一个引用计数器来判断此指针是不是需要被释放。是boost中最常用的智能指针了。
        scoped_ptr<t> 当这个指针的作用域消失之后自动释放
        intrusive_ptr<T> 也维护一个引用计数器,比shared_ptr有更好的性能。但是要求T自己提供这个计数器。
        weak_ptr<T> 弱指针,要和shared_ptr 结合使用
        shared_array<T> 和shared_ptr相似,但是访问的是数组
        scoped_array<T> 和scoped_ptr相似,但是访问的是数组

         

        2. Boost::scoped_ptr<T>

        scoped_ptr 是boost中最简单的智能指针。scoped_ptr的目的也是很简单, 当一个指针离开其作用域时候,释放相关资源。特别注意的一定就是scoped_ptr 不能共享指针的所有权也不能转移所有权。也就是说这个内存地址就只能给的声明的变量用,不能给其他使用。

        下面是scoped_ptr的几个特点:

        scoped_ptr的效率和空间的消耗内置的指针差不多。

        scoped_ptr不能用在标准库的容器上。(用shared_ptr代替)

        scoped_ptr 不能指向一块能够动态增长的内存区域(用scoped_array代替)

               
        1. class  test   
        2. {   
        3. public :   
        4.      void  print()   
        5.   {   
        6.      cout <<  "test print now"  <<endl;    
        7.  }    
        8.  };   
        9.   int  _tmain( int  argc, _TCHAR* argv[])   
        10. {   
        11. boost::scoped_ptr<test> x( new  test);   
        12.  x->print();   
        13.     return  0;   

        3.Boost::shared_ptr<T>

        shared_ptr 具有如下几个特点:

        1.在内部维护一个引用计数器, 当有一个指针指向这块内存区域是引用计数+1, 反之-1, 如果没有任何指针指向这块区域, 引用计数器为0,释放内存区域。

        2.可以共享和转移所有权。

        3.可以被标准库的容器所使用

        4.不能指向一块动态增长的内存(用share_array代替)

        我们可以看下如下例子:

               
        1. int  _tmain( int  argc, _TCHAR* argv[])   
        2. {   
        3. boost::shared_ptr<test> ptr_1( new  test);   
        4.   ptr_1->print(); //引用计数为1  
        5.    boost::shared_ptr<test> ptr_2 = ptr_1;   
        6.   ptr_2->print(); //引用计数为2  
        7.   ptr_1->print(); // 引用计数还是为2  
        8.    return  0;   

        4. Boost::intrusive_ptr<T>

        intrusive_ptr 的主要和share_ptr一样, 对比share_ptr,其效率更高,但是需要自己维护一个引用计数器, 这里不做详细介绍。

        5. Boost::weak_ptr<T>

        weak_ptr 就是一个弱指针。weak_ptr 被shared_ptr控制, 它可以通过share_ptr的构造函数或者lock成员函数转化为share_ptr。

        weak_ptr的一个最大特点就是它共享一个share_ptr的内存,但是无论是构造还是析构一个weak_ptr 都不会影响引用计数器。

               
        1. int  _tmain( int  argc, _TCHAR* argv[])    
        2.  {    
        3.     boost::shared_ptr<test> sharePtr( new  test);;  
        4.     boost::weak_ptr<test> weakPtr(sharePtr);    
        5.      //weakPtr 就是用來保存指向這塊內存區域的指針的   
        6.      //干了一大堆其他事情   
        7.   boost::shared_ptr<test> sharePtr_2 = weakPtr.lock();    
        8.   if  (sharePtr_2)   
        9.        sharePtr_2->print();  
        10.      return  0;   
        11.  } 

        6. Boost::shared_array<T> 和Boost::scoped_array<T>

        前面提到过shared_ptr和scoped_ptr不能用于数组的内存(new []),所以shared_array和scoped_array就是他们的代替品。我们可以看下shared_array的用法

               
        1. int  _tmain( int  argc, _TCHAR* argv[])   
        2. {   
        3.      const   int  size = 10;   
        4.     boost::shared_array<test> a( new  test[]);  
        5.      for  ( int  i = 0; i < size; ++i)  
        6.         a[i].print();  
        7.     return  0;   

        7. 使用智能指针的几个注意点

        下面是几个使用智能指针需要注意的地方:

        1.声明一个智能指针的时候要立即给它实例化, 而且一定不能手动释放它。…_ptr<T> 不是T* 类型。所以:

        a: 声明的时候要…_ptr<T> 而不是….._ptr<T*>

        b:不能把T* 型的指针赋值给它

        c: 不能写ptr=NULl, 而用ptr.reset()代替。

        1.   不能循环引用。
        2. 不要声明临时的share_ptr, 然后把这个指针传递给一个函数

        8. 总结

        智能指针使用上还是比较简单的, 而且能比较有效得解决C++内存泄露的问题,各位使用C++的童鞋赶快用起来吧。

  • 来源

 

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