C++异常安全之std:auto_ptr

auto_ptr是C++标准库中(<utility>)为了解决资源泄漏的问题提供的一个智能指针类模板（注意：这只是一种简单的智能指针）
auto_ptr的实现原理其实就是RAII，在构造的时候获取资源，在析构的时候释放资源，并进行相关指针操作的重载，使用起来就像普通的指针。

std::auto_ptr<ClassA> pa(new ClassA);

很多人听说过标准auto_ptr智能指针机制，但并不是每个人都天天使用它。这真是个遗憾，因为auto_ptr优雅地解决了C++设计和编码中常见的问题，正确地使用它可以生成健壮的代码。本文阐述了如何正确运用auto_ptr来让你的代码更加安全——以及如何避免对auto_ptr危险但常见的误用，这些误用会引发间断性发作、难以诊断的bug。

1.为什么称它为“自动”指针？
auto_ptr只是众多可能的智能指针之一。许多商业库提供了更复杂的智能指针，用途广泛而令人惊异，从管理引用的数量到提供先进的代理服务。可以把标准C++ auto_ptr看作智能指针的Ford Escort(elmar注：可能指福特的一种适合家居的车型)：一个简易、通用的智能指针，它不包含所有的小技巧，不像专用的或高性能的智能指针那么奢华，但是它可以很好的完成许多普遍的工作，它很适合日常性的使用。

auto_ptr所做的事情，就是动态分配对象以及当对象不再需要时自动执行清理。这里是一个简单的代码示例，没有使用auto_ptr所以不安全：
    // 示例 1(a): 原始代码
    //
    void f()
    {
      T* pt( new T );


      /*...更多的代码...*/


      delete pt;
    }


我们大多数人每天写类似的代码。如果f()函数只有三行并且不会有任何意外，这么做可能挺好的。但是如果f()从不执行delete语句，或者是由于过早的返回，或者是由于执行函数体时抛出了异常，那么这个被分配的对象就没有被删除，从而我们产生了一个经典的内存泄漏。


能让示例1(a)安全的简单办法是把指针封装在一个“智能的”类似于指针的对象里，这个对象拥有这个指针并且能在析构时自动删除这个指针所指的对象。因为这个智能指针可以简单的当成一个自动的对象（这就是说，它出了作用域时会自动毁灭），所以很自然的把它称之为“智能”指针：


    // 示例 1(b): 安全代码, 使用了auto_ptr
    //
    void f()
    {
      auto_ptr<T> pt( new T );


      /*...更多的代码...*/


    } // 酷: 当pt出了作用域时析构函数被调用，
      // 从而对象被自动删除


现在代码不会泄漏T类型的对象，不管这个函数是正常退出还是抛出了异常，因为pt的析构函数总是会在出栈时被调用。清理会自动进行。


最后，使用一个auto_ptr就像使用一个内建的指针一样容易，而且如果想要“撤销”资源，重新采用手动的所有权，我们只要调用release():


    // 示例 2: 使用一个 auto_ptr
    //
    void g()
    {
      T* pt1 = new T;
      // 现在，我们有了一个分配好的对象


      // 将所有权传给了一个auto_ptr对象
      auto_ptr<T> pt2( pt1 );


      // 使用auto_ptr就像我们以前使用简单指针一样
      *pt2 = 12;       // 就像 "*pt1 = 12;"
      pt2->SomeFunc(); // 就像 "pt1->SomeFunc();"


      // 用get()来获得指针的值
      assert( pt1 == pt2.get() );


      // 用release()来撤销所有权
      T* pt3 = pt2.release();


      // 自己删除这个对象，因为现在
      // 没有任何auto_ptr拥有这个对象
      delete pt3;


    } // pt2不再拥有任何指针，所以不要
      // 试图删除它...ok，不要重复删除


最后，我们可以使用auto_ptr的reset()函数来重置auto_ptr使之拥有另一个对象。如果这个auto_ptr已经拥有了一个对象，那么，它会先删除已经拥有的对象，因此调用reset()就如同销毁这个auto_ptr，然后新建一个并拥有一个新对象：


    // 示例 3: 使用reset()
    //
    void h()
    {
      auto_ptr<T> pt( new T(1) );


      pt.reset( new T(2) );
        // 删除由"new T(1)"分配出来的第一个T


    } // 最后，pt出了作用域，
      // 第二个T也被删除了

2. 下面主要分析一下auto_ptr的几个要注意的地方：

1，Transfer of Ownership

auto_ptr与boost库中的share_ptr不同的，auto_ptr没有考虑引用计数，因此一个对象只能由一个auto_ptr所拥有，在给其他auto_ptr赋值的时候，会转移这种拥有关系。

#include <utility>#include <iostream>using namespace std; class A{public:    A() { id = ++count; cout << "create A" << id  <<  "\n"; }    ~A() { cout << "destroy A" << id << "\n"; }private:    static int count;    int id;}; int A::count = 0; /*调用该函数会丢失掉所有权*/void sink(auto_ptr<A> a){    cout << "Enter sink()\n";} /*调用该函数会创建对象，并获取所有权*/auto_ptr<A> create(){    cout << "Enter create()\n";    auto_ptr<A> a(new A());    return a;} int main(int argc, char *argv[]){    auto_ptr<A> a1 = create();    auto_ptr<A> a2 = a1; /*转移所有权，此时a1无效了*/    auto_ptr<A> a3(new A());    cout << "Exit create()\n";    sink(a2);/*丢失所有权，会发现a2的释放在sink函数中进行*/    cout << "Exit sink()\n";    return 0;}

 
输出结果是：<br>Enter create()<br>create A1<br>create A2<br>Exit create()<br>Enter sink()<br>destroy A1<br>Exit sink()<br>destroy A2<br><br>
2，从上可知由于在赋值，参数传递的时候会转移所有权，因此不要轻易进行此类操作。


   比如：std::auto_ptr<ClassA> pa(new ClassA());


   bad_print(pa); //丢失了所有权


   pa->...; //Error

如何防止函数调用转移所有权呢？

在《the c++ standard library》page43里有提到，采用const  reference，这样形参不会交出所有权。因为无法令 const reference交出所有权！！

3，使用auto_ptr作为成员变量，以避免资源泄漏。


   为了防止资源泄漏，我们通常在构造函数中申请，析构函数中释放，但是只有构造函数调用成功，析构函数才会被调用，换句话说，如果在构造函数中产生了异常，那么析构函数将不会调用，这样就会造成资源泄漏的隐患。


   比如，如果该类有2个成员变量，指向两个资源，在构造函数中申请资源A成功，但申请资源B失败，则构造函数失败，那么析构函数不会被调用，那么资源A则泄漏。


  为了解决这个问题，我们可以利用auto_ptr取代普通指针作为成员变量，这样首先调用成功的成员变量的构造函数肯定会调用其析构函数，那么就可以避免资源泄漏问题。


4，不要误用auto_ptr


  1）auto_ptr不能共享所有权，即不要让两个auto_ptr指向同一个对象。


  2）auto_ptr不能指向数组，因为auto_ptr在析构的时候只是调用delete,而数组应该要调用delete[]。


  3）auto_ptr只是一种简单的智能指针，如有特殊需求，需要使用其他智能指针，比如share_ptr。

  4）auto_ptr不能作为容器对象，STL容器中的元素经常要支持拷贝，赋值等操作，在这过程中auto_ptr会传递所有权，那么source与sink元素之间就不等价了。

参考：

1 http://www.cnblogs.com/qytan36/archive/2010/06/28/1766555.html

2 http://blog.csdn.net/cyblueboy83/article/details/1792463

3 c++ primer page591~