Boost::smart_ptr
一 Boost::smart_Ptr
我們學(xué)習(xí)C++都知道智能指針，例如STL中的std::auto_ptr，但是為什么要使用智能指針，使用它能帶給我們什么好處呢？
最簡(jiǎn)單的使用智能指針可以不會(huì)因?yàn)橥沝elete指針而造成內(nèi)存泄露。還有如果我們開(kāi)發(fā)或者使用第三方的lib中的某些函數(shù)需要返回指針，這樣的返回的指針被client使用的時(shí)候，lib就會(huì)失去對(duì)返回的指針的控制，這樣delete的指針的任務(wù)一般就會(huì)交給調(diào)用方client，但是如果client忘記調(diào)用delete或是調(diào)用的時(shí)機(jī)不正確，都有可能導(dǎo)致問(wèn)題，在這種情況下就最好使用智能指針。還有使用智能指針可以保證異常安全，保證程序在有異常拋出時(shí)仍然無(wú)內(nèi)存泄露。
std::auto_ptr很多的時(shí)候并不能滿足我們的要求，比如她不能用在STL的container中。boost的smart_ptr中提供了4種智能指針和2種智能指針數(shù)組來(lái)作為std::auto_ptr的補(bǔ)充。
shared_ptr<boost/shared_ptr.hpp>：使用shared_ptr進(jìn)行對(duì)象的生存期自動(dòng)管理，使得分享資源所有權(quán)變得有效且安全.
scoped_ptr<boost/scoped_ptr.hpp>： 用于確保能夠正確地刪除動(dòng)態(tài)分配的對(duì)象。scoped_ptr 有著與std::auto_ptr類似的特性，而最大的區(qū)別在于它不能轉(zhuǎn)讓所有權(quán)而auto_ptr可以。事實(shí)上，scoped_ptr永遠(yuǎn)不能被復(fù)制或被賦值！scoped_ptr 擁有它所指向的資源的所有權(quán)，并永遠(yuǎn)不會(huì)放棄這個(gè)所有權(quán)。
weak_ptr<boost/weak_ptr.hpp>：weak_ptr 是 shared_ptr 的觀察員。它不會(huì)干擾shared_ptr所共享的所有權(quán)。當(dāng)一個(gè)被weak_ptr所觀察的 shared_ptr 要釋放它的資源時(shí)，它會(huì)把相關(guān)的 weak_ptr的指針設(shè)為空。使用此輔助指針一般是防止懸空指針。
intrusive_ptr<boost/intrusive_ptr.hpp>：shared_ptr的插入是版本，一般不使用，因?yàn)樾枰獙?duì)使用此指針的類型中增加ref計(jì)數(shù)功能。但是可以保證不增加指針的大小。
scoped_array<boost/scoped_array.hpp>： scoped_array 為數(shù)組做了scoped_ptr為單個(gè)對(duì)象的指針?biāo)龅氖虑椋核?fù)責(zé)釋放內(nèi)存。
shared_array<boost/shared_array.hpp>： shared_array 用于共享數(shù)組所有權(quán)的智能指針。一般指向std::vector的shared_ptr提供了比shared_array更多的靈活性，所以一般使用std::vector<shared_ptr>。
二 源碼剖析
通過(guò)上面的分析，下面主要介紹我們最常用也最有用的shared_ptr智能指針。（智能指針的實(shí)現(xiàn)，其實(shí)最重要的是就是重載->和*運(yùn)算符）
下面是shared_ptr的頭文件：
template<class Ty> class shared_ptr 
{
public:
typedef Ty element_type;
shared_ptr();
template<class Other>
explicit shared_ptr(Other *ptr);
template<class Other, class D>
shared_ptr(Other *ptr, D dtor);
shared_ptr(const shared_ptr& sp);
template<class Other>
shared_ptr(const shared_ptr<Other>& sp);
template <class Other>
shared_ptr(const weak_ptr<Other>& wp);
template<class Other>
shared_ptr(const std::auto_ptr<Other>& ap);
~shared_ptr();
shared_ptr& operator=(const shared_ptr& sp);
template<class Other>
shared_ptr& operator=(const shared_ptr<Other>& sp);
template<class Other>
shared_ptr& operator=(auto_ptr<Other>& ap);
void swap(shared_ptr& s);
void reset();
template<class Other>
void reset(Other *ptr);
template<class Other, class D>
void reset(Other *ptr, D dtor);
Ty *get() const;
Ty& operator*() const;
Ty *operator->() const;
long use_count() const;
bool unique() const;
operator boolean-type() const;
};
1）構(gòu)造函數(shù)，可以通過(guò)一般指針，std::auto_ptr,boost::shared_ptr,boost::weak_ptr來(lái)構(gòu)造，還可以構(gòu)造的時(shí)候指定如果delete指針。
2）拷貝構(gòu)造函數(shù)
3）get()， 得到boost::shared_ptr所封裝的指針。
4）*，得到boost::shared_ptr所封裝指針的值。
5)->,用于直接調(diào)用指針的成員。
6）reset(), 用于重設(shè)boost::shared_ptr,或設(shè)為空。
7) swap(), 用于交換2個(gè)boost::shared_ptr.
8) use_count(), use_count 函數(shù)返回指針的引用計(jì)數(shù)。
9) unique(),這個(gè)函數(shù)在shared_ptr是它所保存指針的唯一擁有者時(shí)返回 true ；否則返回 false。 unique 不會(huì)拋出異常。
三 實(shí)例
1）構(gòu)造，拷貝構(gòu)造，賦值，get，*，->, reset, swap:
#include "boost/shared_ptr.hpp"
#include <cassert>
#include <iostream>
class A
{
boost::shared_ptr<int> no_;
public:
A(boost::shared_ptr<int> no) : no_(no) {}
void value(int i) { *no_=i; }
};
class B
{
boost::shared_ptr<int> no_;
public:
B(boost::shared_ptr<int> no) : no_(no) {}
int value() const { return *no_; }
};
struct deleter
{
void operator()(int *i)
{
std::cout << "destroying resource at"
<< (void*)i << '\n';
delete i;
}
};
struct S
{
int member;
};
int main()
{
// test for constructor
boost::shared_ptr<int> sp;
boost::shared_ptr<int> sp2((int*)0);
{
boost::shared_ptr<int> sp3(new int(3), deleter());
}
std::auto_ptr<int> temp(new int(10));
boost::shared_ptr<int> sp4(temp);
boost::shared_ptr<int> temp2(new int(14));
boost::shared_ptr<int> sp5(temp2);
// test for using the shared_ptr(get,->,*)
int *ip = new int(3);
std::cout << (void*)ip << '\n';
boost::shared_ptr<int> sp6(ip);
std::cout << (void*)sp6.get () << '\n';
int *ip2 = new int(3);
std::cout << (void*)ip2 << '\n';
boost::shared_ptr<int> sp7(ip2);
std::cout << *sp7 << '\n';
std::cout << (void*)&*sp7 << '\n';
S *s = new S;
s->member = 4;
boost::shared_ptr<S> sp8(s);
std::cout << sp8 -> member << '\n';
// test for assign
std::cout << std::boolalpha;
boost::shared_ptr<int> sp9(new int(0));
boost::shared_ptr<int> sp10 = sp9;
std::cout << "sp0 == sp1:" << (sp9 == sp10) << '\n';
std::cout << "sp0 != sp2:" << (sp9 != sp10) << '\n';
// test funcion: reset and swap
boost::shared_ptr<int> sp11 (new int(0));
boost::shared_ptr<int> sp12 (new int(1));
sp11. swap (sp12);
std::cout<<*sp11<<*sp12<<std::endl;
boost::swap(sp11, sp12);
std::cout<<*sp11<<*sp12<<std::endl;
boost::shared_ptr<int> sp0;
sp0.reset();
boost::shared_ptr<int> sp01(new int(1));
std::cout << *sp01 <<std::endl;
sp01.reset();
//std::cout << *sp01 <<std::endl; //error
sp01.reset(new int(100));
std::cout << *sp01 <<std::endl;
// test for query shared_ptr's state (use_count,unique)
typedef boost::shared_ptr<int> spi;
spi sp13 ;
std::cout << "empty object: " << sp13.use_count() << '\n';
spi sp14 ((int *)0);
std::cout << "null pointer: " << sp14.use_count() << '\n';
spi sp15 (new int);
std::cout << "one object: " << sp15.use_count() << '\n';
{
spi sp16(sp15);
std::cout << "two objects: " << sp15.use_count() << '\n';
std::cout << "two objects: " << sp16.use_count() << '\n';
}
std::cout << "one object: " << sp15.use_count() << '\n';
std::cout << std::boolalpha;
spi sp17;
std::cout << "empty object: " << sp17.unique() << '\n';
spi sp18((int *)0);
std::cout << "null pointer: " << sp18.unique() << '\n';
spi sp19(new int);
std::cout << "one object: " << sp19.unique() << '\n';
{
spi sp20(sp19);
std::cout << "two objects: " << sp19.unique() << '\n';
std::cout << "two objects: " << sp20.unique() << '\n';
}
std::cout << "one object: " << sp19.unique() << '\n';
}
2) 在STL容器中的使用:
#include "boost/shared_ptr.hpp"
#include <vector>
#include <iostream>
class A
{
public:
virtual void sing()
{
std::cout <<"A::sing" <<std::endl;
}
protected:
virtual ~A()
{std::cout<<"~A"<<std::endl;};
};
class B : public A
{
public:
virtual void sing()
{
std::cout << "B:sing"<<std::endl;
}
virtual ~B()
{std::cout<<"~B"<<std::endl;}
};
boost::shared_ptr<A> createA()
{
boost::shared_ptr<A> p(new B());
return p;
}
int main()
{
typedef std::vector<boost::shared_ptr<A> > container_type;
typedef container_type::iterator iterator;
container_type container;
for (int i=0;i<10;++i)
{
container.push_back(createA());
}
std::cout << "The choir is gathered: \n";
iterator end=container.end();
for (iterator it=container.begin();it!=end;++it)
{ (*it)->sing(); }
}
四 注意
五 參考
1）Beyond the C++ Standard Library: An Introduction to Boost
2）boost在線document