- 内存泄露（臭名昭著的BUG）
- 动态申请堆空间，用完后不归还
- C++语言中没有垃圾回收的机制
- 指针无法控制所指堆空间的生命周期
就像这样：
int main()
{
for(int i=0; i<5; i++)
{
Test* p = new Test(i);
cout << p->value() << endl;
}
return 0;
}
-
我们需要什么？
- 需要一个特殊的指针
- 指针生命周期结束时主动释放堆空间
- 一片堆空间最多只能由一个指针标识
- 杜绝指针运算和指针比较
-
解决方案
- 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
举个例子：
#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)
{
mp = p;
}
Pointer(const Pointer& obj)
{
mp = obj.mp;
const_cast<Pointer&>(obj).mp = NULL;
}
Pointer& operator = (const Pointer& obj)
{
if( this != &obj )
{
delete mp;
mp = obj.mp;
const_cast<Pointer&>(obj).mp = NULL;
}
return *this;
}
//重载 -> 操作符
Test* operator -> ()
{
return mp;
}
//重载 * 操作符
Test& operator * ()
{
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;
}
- 智能指针
- 只能用来指向堆空间中的对象或者变量
- 重载指针特征符能够使用对象代替指针
- 智能指针只能用于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
智能指针是现代C++开发库中最重要的类模板之一，也是C++中自动内存管理的主要手段，能够在很大程度上避开内存相关的问题。
STL中的智能指针auto_ptr
- 生命周期结束时，销毁指向的内存空间
- 不能指向堆数组，只能指向堆对象（变量）
- 一片堆空间只属于一个智能指针对象
- 多个智能指针对象不能指向同一片堆空间
示例：
#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
using namespace std;
class Test
{
string m_name;
public:
Test(const char* name)
{
cout << "Hello, " << name << "." << endl;
m_name = name;
}
void print()
{
cout << "I'm " << m_name << "." << endl;
}
~Test()
{
cout << "Goodbye, " << m_name << "." << endl;
}
};
int main()
{
//使用智能指针指向一个类
auto_ptr<Test> pt(new Test("D.T.Software"));
//使用智能指针执行成员函数
cout << "pt = " << pt.get() << endl;
pt->print();
cout << endl;
//新定义一个智能指针，用原pt指针赋值
auto_ptr<Test> pt1(pt);
//原pt指针赋值后为空
cout << "pt = " << pt.get() << endl;
cout << "pt1 = " << pt1.get() << endl;
pt1->print();
return 0;
}
输出结果为：
Hello, D.T.Software.
pt = 0x7fb5ab402680
I'm D.T.Software.
pt = 0x0
pt1 = 0x7fb5ab402680
I'm D.T.Software.
Goodbye, D.T.Software.
STL中的其它智能指针
- shared_ptr
- 带有引用计数机制，支持多个指针对象指向同一片内存
- weak_ptr
- 配合shared_ptr而引入的一种智能指针
- unique_ptr
- 一个指针对象指向一片内存空间，不能拷贝构造和赋值
在最后来演示一个用类模板来模仿指针智能的实例：
#ifndef _SMARTPOINTER_H_
#define _SMARTPOINTER_H_
template
< typename T >
class SmartPointer
{
T* mp;
public:
//构造函数
SmartPointer(T* p = NULL)
{
mp = p;
}
//拷贝构造函数，当另一个智能指针类赋值时
SmartPointer(const SmartPointer<T>& obj)
{
mp = obj.mp;
const_cast<SmartPointer<T>&>(obj).mp = NULL;
}
//当另一个智能指针类赋值时
SmartPointer<T>& operator = (const SmartPointer<T>& obj)
{
if( this != &obj )
{
delete mp;
mp = obj.mp;
const_cast<SmartPointer<T>&>(obj).mp = NULL;
}
return *this;
}
//重载 -> 和 * 操作符
T* operator -> ()
{
return mp;
}
T& operator * ()
{
return *mp;
}
//判断是否为空
bool isNull()
{
return (mp == NULL);
}
//获取指针
T* get()
{
return mp;
}
//析构
~SmartPointer()
{
delete mp;
}
};
#endif
使用函数(test.cpp)：
#include <iostream>
#include <string>
#include "SmartPointer.h"
using namespace std;
class Test
{
string m_name;
public:
Test(const char* name)
{
cout << "Hello, " << name << "." << endl;
m_name = name;
}
void print()
{
cout << "I'm " << m_name << "." << endl;
}
~Test()
{
cout << "Goodbye, " << m_name << "." << endl;
}
};
int main()
{
//创建一个智能指针并指向test类
//使用智能指针来执行成员函数
SmartPointer<Test> pt(new Test("D.T.Software"));
cout << "pt = " << pt.get() << endl;
pt->print();
cout << endl;
//给另一个指针指针赋值
SmartPointer<Test> pt1(pt);
cout << "pt = " << pt.get() << endl;
cout << "pt1 = " << pt1.get() << endl;
pt1->print();
return 0;
}
运行结果为：
Hello, D.T.Software.
pt = 0x7fd773402680
I'm D.T.Software.
pt = 0x0
pt1 = 0x7fd773402680
I'm D.T.Software.
Goodbye, D.T.Software.
