轉自 https://blog.csdn.net/daniel_ustc/article/details/23096229
c++智能指針介紹
由於 C++ 語言沒有自動內存回收機制，程序員每次 new 出來的內存都要手動 delete，比如流程太復雜，最終導致沒有 delete，異常導致程序過早退出，沒有執行 delete 的情況並不罕見，並造成內存泄露。如此c++引入智能指針 ，智能指針即是C++ RAII的一種應用，可用於動態資源管理，資源即對象的管理策略。 智能指針在 <memory> 標頭文件的 std 命名空間中定義。 它們對 RAII 或獲取資源即初始化編程慣用法至關重要。RAII 的主要原則是為所有堆分配資源提供所有權，例如動態分配內存或系統對象句柄、析構函數包含要刪除或釋放資源的代碼的堆棧分配對象，以及任何相關清理代碼。
c++智能指針類別
c++ 智能指針主要包括：unique_ptr,shared_ptr, weak_ptr, 這三種，其中auto_ptr 已被遺棄。
unique_ptr
只允許基礎指針的一個所有者。 可以移到新所有者(具有移動語義)，但不會復制或共享（即我們無法得到指向同一個對象的兩個unique_ptr）。 替換已棄用的 auto_ptr。 相較於 boost::scoped_ptr。 unique_ptr 小巧高效；大小等同於一個指針，支持 rvalue 引用，從而可實現快速插入和對 STL 集合的檢索。 頭文件：<memory>。
使用unique_ptr，可以實現以下功能：
1、為動態申請的內存提供異常安全。
2、將動態申請內存的所有權傳遞給某個函數。
3、從某個函數返回動態申請內存的所有權。
4、在容器中保存指針。
5、所有auto_ptr應該具有的（但無法在C++ 03中實現的）功能。
如下代碼所示：
-
class A;
-
// 如果程序執行過程中拋出了異常，unique_ptr就會釋放它所指向的對象
-
// 傳統的new 則不行
-
unique_ptr<A> fun1()
-
{
-
unique_ptr p(new A);
-
//do something
-
return p;
-
}
-
-
void fun2()
-
{
// unique_ptr具有移動語義
-
unique_ptr<A> p = f();
// 使用移動構造函數
-
// do something
-
}
// 在函數退出的時候，p以及它所指向的對象都被刪除釋放
采用引用計數的智能指針。 shared_ptr基於“引用計數”模型實現，多個shared_ptr可指向同一個動態對象，並維護了一個共享的引用計數器，記錄了引用同一對象的shared_ptr實例的數量。當最后一個指向動態對象的shared_ptr銷毀時，會自動銷毀其所指對象(通過delete操作符)。shared_ptr的默認能力是管理動態內存，但支持自定義的Deleter以實現個性化的資源釋放動作。頭文件：<memory>。
基本操作：shared_ptr的創建、拷貝、綁定對象的變更(reset)、shared_ptr的銷毀(手動賦值為nullptr或離開作用域)、指定deleter等操作。
shared_ptr的創建,有兩種方式，一，使用函數make_shared(會根據傳遞的參數調用動態對象的構造函數)；二，使用構造函數(可從原生指針、unique_ptr、另一個shared_ptr創建)
-
shared_ptr<
int> p1 = make_shared<
int>(
1);
// 通過make_shared函數
-
shared_ptr<
int> p2(
new
int(
2));
// 通過原生指針構造
weak_ptr
結合 shared_ptr 使用的特例智能指針。 weak_ptr 提供對一個或多個 shared_ptr 實例所屬對象的訪問，但是，不參與引用計數。 如果您想要觀察對象但不需要其保持活動狀態，請使用該實例。 在某些情況下需要斷開 shared_ptr 實例間的循環引用。 頭文件：<memory>。
weak_ptr的用法如下：
weak_ptr用於配合shared_ptr使用，並不影響動態對象的生命周期，即其存在與否並不影響對象的引用計數器。weak_ptr並沒有重載operator->和operator *操作符，因此不可直接通過weak_ptr使用對象。提供了expired()與lock()成員函數，前者用於判斷weak_ptr指向的對象是否已被銷毀，后者返回其所指對象的shared_ptr智能指針(對象銷毀時返回”空“shared_ptr)。循環引用的場景：如二叉樹中父節點與子節點的循環引用，容器與元素之間的循環引用等。
智能指針的循環引用
循環引用問題可以參考這個鏈接上的問題理解，“循環引用”簡單來說就是：兩個對象互相使用一個shared_ptr成員變量指向對方的會造成循環引用。導致引用計數失效。下面給段代碼來說明循環引用：
-
#include <iostream>
-
#include <memory>
-
using
namespace
std;
-
-
class B;
-
class A
-
{
-
public:
// 為了省去一些步驟這里 數據成員也聲明為public
-
//weak_ptr<B> pb;
-
shared_ptr<B> pb;
-
void doSomthing()
-
{
-
// if(pb.lock())
-
// {
-
//
-
// }
-
}
-
-
~A()
-
{
-
cout <<
"kill A\n";
-
}
-
};
-
-
class B
-
{
-
public:
-
//weak_ptr<A> pa;
-
shared_ptr<A> pa;
-
~B()
-
{
-
cout <<
"kill B\n";
-
}
-
};
-
-
int main(int argc, char** argv)
-
{
-
shared_ptr<A> sa(
new A());
-
shared_ptr<B> sb(
new B());
-
if(sa && sb)
-
{
-
sa->pb=sb;
-
sb->pa=sa;
-
}
-
cout<<
"sa use count:"<<sa.use_count()<<
endl;
-
return
0;
-
}
即A內部有指向B，B內部有指向A，這樣對於A，B必定是在A析構后B才析構，對於B，A必定是在B析構后才析構A，這就是循環引用問題，違反常規，導致內存泄露。
一般來講，解除這種循環引用有下面有三種可行的方法(參考)：
1. 當只剩下最后一個引用的時候需要手動打破循環引用釋放對象。
2. 當A的生存期超過B的生存期的時候，B改為使用一個普通指針指向A。
3. 使用弱引用的智能指針打破這種循環引用。
雖然這三種方法都可行，但方法1和方法2都需要程序員手動控制，麻煩且容易出錯。我們一般使用第三種方法：弱引用的智能指針weak_ptr。
強引用和弱引用
一個強引用當被引用的對象活着的話，這個引用也存在（就是說，當至少有一個強引用，那么這個對象就不能被釋放）。share_ptr就是強引用。相對而言，弱引用當引用的對象活着的時候不一定存在。僅僅是當它存在的時候的一個引用。弱引用並不修改該對象的引用計數，這意味這弱引用它並不對對象的內存進行管理，在功能上類似於普通指針，然而一個比較大的區別是，弱引用能檢測到所管理的對象是否已經被釋放，從而避免訪問非法內存。
使用weak_ptr來打破循環引用
代碼如下：
-
#include <iostream>
-
#include <memory>
-
using
namespace
std;
-
-
class B;
-
class A
-
{
-
public:
// 為了省去一些步驟這里 數據成員也聲明為public
-
weak_ptr<B> pb;
-
//shared_ptr<B> pb;
-
void doSomthing()
-
{
-
shared_ptr<B> pp = pb.lock();
-
if(pp)
//通過lock()方法來判斷它所管理的資源是否被釋放
-
{
-
cout<<
"sb use count:"<<pp.use_count()<<
endl;
-
}
-
}
-
-
~A()
-
{
-
cout <<
"kill A\n";
-
}
-
};
-
-
class B
-
{
-
public:
-
//weak_ptr<A> pa;
-
shared_ptr<A> pa;
-
~B()
-
{
-
cout <<
"kill B\n";
-
}
-
};
-
-
int main(int argc, char** argv)
-
{
-
shared_ptr<A> sa(
new A());
-
shared_ptr<B> sb(
new B());
-
if(sa && sb)
-
{
-
sa->pb=sb;
-
sb->pa=sa;
-
}
-
sa->doSomthing();
-
cout<<
"sb use count:"<<sb.use_count()<<
endl;
-
return
0;
-
}
需要知道的：
weak_ptr除了對所管理對象的基本訪問功能（通過get()函數）外，還有兩個常用的功能函數：expired()用於檢測所管理的對象是否已經釋放；lock()用於獲取所管理的對象的強引用指針。不能直接通過weak_ptr來訪問資源。那么如何通過weak_ptr來間接訪問資源呢？答案是：在需要訪問資源的時候weak_ptr為你生成一個shared_ptr，shared_ptr能夠保證在shared_ptr沒有被釋放之前，其所管理的資源是不會被釋放的。創建shared_ptr的方法就是lock()方法。
參考：
http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/hh279674.aspx
http://www.dewen.org/q/8560/%E5%85%B3%E4%BA%8E%E9%81%BF%E5%85%8D%E5%BE%AA%E7%8E%AF%E5%BC%95%E7%94%A8