Boost智能指针——scoped_ptr和shared_ptr

来源：互联网发布：linux怎么防御勒索编辑：程序博客网时间：2024/05/08 04:20

Boost智能指针——scoped_ptr
boost::scoped_ptr和std::auto_ptr非常类似，是一个简单的智能指针，它能够保证在离开作用域后对象被自动释放。下列代码演示了该指针的基本应用：
#include <string>
#include <iostream>
#include <boost/scoped_ptr.hpp>

class implementation
{
public:
    ~implementation() { std::cout <<"destroying implementation\n"; }
    void do_something() { std::cout << "did something\n"; }
};

void test()
{
    boost::scoped_ptr<implementation> impl(new implementation());
    impl->do_something();
}

void main()
{
    std::cout<<"Test Begin ... \n";
    test();
    std::cout<<"Test End.\n";
}

该代码的输出结果是：
Test Begin ...
did something
destroying implementation
Test End.
可以看到：当implementation类离其开impl作用域的时候，会被自动删除，这样就会避免由于忘记手动调用delete而造成内存泄漏了。
boost::scoped_ptr特点：
boost::scoped_ptr的实现和std::auto_ptr非常类似，都是利用了一个栈上的对象去管理一个堆上的对象，从而使得堆上的对象随着栈上的对象销毁时自动删除。不同的是，boost::scoped_ptr有着更严格的使用限制——不能拷贝。这就意味着：boost::scoped_ptr指针是不能转换其所有权的。
不能转换所有权
boost::scoped_ptr所管理的对象生命周期仅仅局限于一个区间（该指针所在的"{}"之间），无法传到区间之外，这就意味着boost::scoped_ptr对象是不能作为函数的返回值的（std::auto_ptr可以）。
不能共享所有权
这点和std::auto_ptr类似。这个特点一方面使得该指针简单易用。另一方面也造成了功能的薄弱——不能用于stl的容器中。
不能用于管理数组对象
由于boost::scoped_ptr是通过delete来删除所管理对象的，而数组对象必须通过deletep[]来删除，因此boost::scoped_ptr是不能管理数组对象的，如果要管理数组对象需要使用boost::scoped_array类。
boost::scoped_ptr的常用操作：
可以简化为如下形式：
namespace boost {

    template<typename T> class scoped_ptr : noncopyable {
    public:
        explicit scoped_ptr(T* p = 0);
        ~scoped_ptr();

        void reset(T* p = 0);

        T& operator() const;
        T operator->() const;
        T* get() const;

        void swap(scoped_ptr& b);
    };

    template<typename T>
    void swap(scoped_ptr<T> & a, scoped_ptr<T> & b);
}

它的常用操作如下：
成员函数
功能
operator()
以引用的形式访问所管理的对象的成员
operator->()
以指针的形式访问所管理的对象的成员
get()
释放所管理的对象，管理另外一个对象
swap(scoped_ptr& b)
交换两个boost::scoped_ptr管理的对象

下列测试代码演示了这些功能函数的基本使用方法。
#include <string>
#include <iostream>

#include <boost/scoped_ptr.hpp>
#include <boost/scoped_array.hpp>

#include <boost/config.hpp>
#include <boost/detail/lightweight_test.hpp>

void test()
{
    // test scoped_ptr with a built-in type
    long lp = new long;
    boost::scoped_ptr<long> sp ( lp );
    BOOST_TEST( sp.get() == lp );
    BOOST_TEST( lp == sp.get() );
    BOOST_TEST( &sp == lp );

    sp = 1234568901L;
    BOOST_TEST( sp == 1234568901L );
    BOOST_TEST( lp == 1234568901L );

    long * lp2 = new long;
    boost::scoped_ptr<long> sp2 ( lp2 );

    sp.swap(sp2);
    BOOST_TEST( sp.get() == lp2 );
    BOOST_TEST( sp2.get() == lp );

    sp.reset(NULL);
    BOOST_TEST( sp.get() == NULL );

}

void main()
{
    test();
}

boost::scoped_ptr和std::auto_ptr的选取：
boost::scoped_ptr和std::auto_ptr的功能和操作都非常类似，如何在他们之间选取取决于是否需要转移所管理的对象的所有权（如是否需要作为函数的返回值）。如果没有这个需要的话，大可以使用boost::scoped_ptr，让编译器来进行更严格的检查，来发现一些不正确的赋值操作。

Boost智能指针——shared_ptr

boost::scoped_ptr虽然简单易用，但它不能共享所有权的特性却大大限制了其使用范围，而boost::shared_ptr可以解决这一局限。顾名思义，boost::shared_ptr是可以共享所有权的智能指针，首先让我们通过一个例子看看它的基本用法：

#include <string>
#include <iostream>
#include <boost/shared_ptr.hpp>

class implementation
{
public:
    ~implementation() { std::cout <<"destroying implementation\n"; }
    void do_something() { std::cout << "did something\n"; }
};

void test()
{
    boost::shared_ptr<implementation> sp1(new implementation());
    std::cout<<"The Sample now has "<<sp1.use_count()<<" references\n";

    boost::shared_ptr<implementation> sp2 = sp1;
    std::cout<<"The Sample now has "<<sp2.use_count()<<" references\n";

    sp1.reset();
    std::cout<<"After Reset sp1. The Sample now has "<<sp2.use_count()<<" references\n";

    sp2.reset();
    std::cout<<"After Reset sp2.\n";
}

void main()
{
    test();
}

该程序的输出结果如下：

The Sample now has 1 references
The Sample now has 2 references
After Reset sp1. The Sample now has 1 references
destroying implementation
After Reset sp2.

可以看到，boost::shared_ptr指针sp1和sp2同时拥有了implementation对象的访问权限，且当sp1和sp2都释放对该对象的所有权时，其所管理的的对象的内存才被自动释放。在共享对象的访问权限同时，也实现了其内存的自动管理。

boost::shared_ptr的内存管理机制：

boost::shared_ptr的管理机制其实并不复杂，就是对所管理的对象进行了引用计数，当新增一个boost::shared_ptr对该对象进行管理时，就将该对象的引用计数加一；减少一个boost::shared_ptr对该对象进行管理时，就将该对象的引用计数减一，如果该对象的引用计数为0的时候，说明没有任何指针对其管理，才调用delete释放其所占的内存。

上面的那个例子可以的图示如下：

sp1对implementation对象进行管理，其引用计数为1
增加sp2对implementation对象进行管理，其引用计数增加为2
sp1释放对implementation对象进行管理，其引用计数变为1
sp2释放对implementation对象进行管理，其引用计数变为0，该对象被自动删除

boost::shared_ptr的特点：

和前面介绍的boost::scoped_ptr相比，boost::shared_ptr可以共享对象的所有权，因此其使用范围基本上没有什么限制（还是有一些需要遵循的使用规则，下文中介绍），自然也可以使用在stl的容器中。另外它还是线程安全的，这点在多线程程序中也非常重要。

boost::shared_ptr的使用规则：

boost::shared_ptr并不是绝对安全，下面几条规则能使我们更加安全的使用boost::shared_ptr：

避免对shared_ptr所管理的对象的直接内存管理操作，以免造成该对象的重释放
shared_ptr并不能对循环引用的对象内存自动管理（这点是其它各种引用计数管理内存方式的通病）。
不要构造一个临时的shared_ptr作为函数的参数。
如下列代码则可能导致内存泄漏：
void test()
{
    foo(boost::shared_ptr<implementation>(new    implementation()),g());
}
正确的用法为：
void test()
{
    boost::shared_ptr<implementation> sp    (new implementation());
    foo(sp,g());
}