使用智能指針是C++中常用的管理內存的方式。關于智能指針的設計,各路C++高手也是各展神通。
在1994年. Greg Colvin向C++標準委員會提出了自己設計的智能指針:auto_ptr和counted_ptr。auto_ptr實現基本的RAII管理,不可復制;counted_ptr采用引用計數實現了一個可復制的智能指針。兩者用于不同的場合。
但是標準委員會最終只通過了auto_ptr,并且對auto_ptr加入了一個古怪的“所有權轉移”語義。后來auto_ptr和counted_ptr進入了Boost C++ 庫,改名為scoped_ptr和shared_ptr。
std::auto_ptr只所以設計為可拷貝的,也許是出于以下考慮,比如下例函數:
void f1(object* ptr);
object* f2();
f1中的參數所指向的對象應該由誰來刪除呢?調用者還是被調用者?如果不看程序文檔的話,無法知道這一點。f2函數也存在同樣的問題。
用auto_ptr可以消除這種歧義性:
void f1(auto_ptr<object> ptr);
auto_ptr<object> f2();
盡管如此,auto_ptr的“所有權轉移”語義還是會帶來副作用,因為會修改原值的常量拷貝違背了一般的設計原則,它也許會在你意想不到的情況下就把對象轉移了。它也不能用于標準容器中。
所以auto_ptr在新的標準庫已經不再推薦使用。取而代之的是unique_ptr。unique_ptr與auto_ptr類似,但限制了auto_ptr的拷貝行為。同時,像上面舉的例子一樣,unique_ptr可以作為函數的參數和返回值使用。這是因為C++增加了一個新的特征:右值引用。
shared_ptr也進入了標準庫。對于引用計數的智能指針而言,循環引用是一個大問題。標準庫為此把shared_ptr定義為強引用指針,它還實現了一個弱引用指針weak_ptr。顯然,標準庫并沒有從根本上解決循環引用的問題,它把這個問題交給了程序員。在一個簡單的系統中,你可以區分使用shared_ptr和weak_ptr,以此來避免出現循環引用。但是在一個大的對象系統中,有時還是容易出錯。循環引用的問題,嚴重減弱了shared_ptr的可用性。
那么能不能自動檢測是否出現循環引用呢?事實上,對于shared_ptr這種使用非侵入式策略實現的智能指針,是很難實現自動檢測的。但是如果采用侵入式設計,我們可以引入一些接口,來解決這個問題。循環引用的檢測,實際上是圖論中的回路檢測問題。
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