淺談C++的智能指針
內(nèi)存泄露是C++程序員都頭疼的大問題。C++缺乏像JAVA、C#一樣,擁有GC這么一項(xiàng)有利的武器,它將內(nèi)存管理的部分權(quán)限交給了程序員。雖然GC的存在節(jié)約了開發(fā)、排錯(cuò)的時(shí)間與成本,但是C++為了追求運(yùn)行速度而20年來堅(jiān)決不予補(bǔ)充進(jìn)其標(biāo)準(zhǔn)。(題外話:C++通過加大開發(fā)難度去換取執(zhí)行速度的做法,在現(xiàn)在看來不知是否能給與正面的評(píng)價(jià),還是留給將來再說吧。)
從此,在堆上申請(qǐng)了內(nèi)存忘了釋放、所造成的內(nèi)存泄露的問題就一直困擾著C++程序員。也許為了稍許彌補(bǔ)沒有垃圾回收器所造成的開發(fā)門檻高,各大廠商開發(fā)的C++庫中都像COM學(xué)習(xí)引入智能指針試圖解決部分目前存在的問題。
智能指針是存儲(chǔ)指向動(dòng)態(tài)分配(堆)對(duì)象指針的類, 用于生存期控制,
能夠確保自動(dòng)正確的銷毀動(dòng)態(tài)分配的對(duì)象,防止內(nèi)存泄露。它的一種通用實(shí)現(xiàn)技術(shù)是使用引用計(jì)數(shù)(reference
count)。智能指針類將一個(gè)計(jì)數(shù)器與類指向的對(duì)象相關(guān)聯(lián),引用計(jì)數(shù)跟蹤該類有多少個(gè)對(duì)象共享同一指針。每次創(chuàng)建類的新對(duì)象時(shí),初始化指針并將引用計(jì)數(shù)
置為1;當(dāng)對(duì)象作為另一對(duì)象的副本而創(chuàng)建時(shí),拷貝構(gòu)造函數(shù)拷貝指針并增加與之相應(yīng)的引用計(jì)數(shù);對(duì)一個(gè)對(duì)象進(jìn)行賦值時(shí),賦值操作符減少左操作數(shù)所指對(duì)象的引
用計(jì)數(shù)(如果引用計(jì)數(shù)為減至0,則刪除對(duì)象),并增加右操作數(shù)所指對(duì)象的引用計(jì)數(shù);調(diào)用析構(gòu)函數(shù)時(shí),構(gòu)造函數(shù)減少引用計(jì)數(shù)(如果引用計(jì)數(shù)減至0,則刪除基
礎(chǔ)對(duì)象)。
說到智能指針,我們一定要看看標(biāo)準(zhǔn)C++庫提供的“搞笑的”智能指針:auto_ptr。
標(biāo)準(zhǔn)庫中提供了C++程序的基本設(shè)施。雖然C++標(biāo)準(zhǔn)庫隨著C++標(biāo)準(zhǔn)折騰了許多年,直到標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)才正式定型,網(wǎng)上評(píng)論C++標(biāo)準(zhǔn)庫時(shí)都說:“在標(biāo)準(zhǔn)庫
的實(shí)現(xiàn)上卻很令人欣慰得看到多種實(shí)現(xiàn),并且已被實(shí)踐證明為有工業(yè)級(jí)別強(qiáng)度的佳作。”但目前的標(biāo)準(zhǔn)C++中,只有一種獨(dú)苗智能指
針:std::auto_ptr。
auto_ptr指針是一個(gè)RAII對(duì)象,它初始化時(shí)獲得資源,析構(gòu)時(shí)自動(dòng)釋放資源(生命期結(jié)束).它的缺點(diǎn)數(shù)不勝數(shù):
1、auto_ptr要求一個(gè)對(duì)象只能有一個(gè)擁有者,嚴(yán)禁一物二主
2、缺少對(duì)引用數(shù)和數(shù)組的支持。
3、不可將auto_ptr對(duì)象作為STL容器的元素。C++標(biāo)準(zhǔn)明確禁止這樣做,否則可能會(huì)碰到不可預(yù)見的結(jié)果。(這一條暈死一大片)。
4、auto_ptr在被復(fù)制的時(shí)候會(huì)傳輸所有權(quán)
反正由此可見:標(biāo)準(zhǔn)庫的智能指針就是無甚大用。
在這樣的情況下,C++標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)自然需要考慮引入新的智能指針。目前由C++標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)庫工作組發(fā)起的Boost 組織開發(fā)了Boost系列智能指針。
在Boost中的智能指針有五種: scoped_ptr,scoped_array,shared_ptr,shared_array,weak_ptr.
前4種完全是針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)庫中的auto_ptr提出解決方案,如:scope_ptr是針對(duì)“auto_ptr在被復(fù)制的時(shí)候會(huì)傳輸所有權(quán)”這一弱點(diǎn)提出的。最后一種沒見過,看名字像是弱引用智能指針,我懷疑是不是類似于JAVA中弱引用一樣,有待進(jìn)一步學(xué)習(xí)。