auto_ptr智能指针

http://blog.csdn.net/effective_coder/article/details/8733652

auto_ptr的设计动机：

对于一般的常规指针，在动态分配内存时需要手动的delete掉所占内存，但是难免有疏忽的时候，那么将会对程序造成致命的危险，所以auto_ptr智能指针便应运而生，他本身是一个对象，因为具有常规指针的特点，所以叫做“智能指针”。他在构造函数中new出来内存，在析构函数中delete掉内存，所以不用我们手动的释放内存，带来了一定的安全性。

auto_ptr按照以下的模式进行：

1：获取一些资源。

2：执行一些动作。

3：释放所获取的资源。

对比常规指针示例：

常规指针：

ClassA *ptr=new ClassA;

```````````````````中间步骤`````````

Delete ptr;

智能指针：   

Std::auto_ptr<ClassA> ptr(new ClassA);

上面这两个比较一看好像没什么问题，都做得比较完美，实则不然。使用常规指针时，若在中间步骤时发生异常，那么程序就会终止，再也无法执行到最后一步delete了，为ptr分配的内存再也无法访问咯，这是常规指针很难避免的问题（当然可以在中间步骤加上捕获异常的代码来处理意外情况）。而使用auto_ptr则会在发生异常时析构auto_ptr对象，相关联的auto_ptr对象没了，那该对象也就没有了。

auto_ptr详解：

1:auto_ptr的定义以及初始化。

auto_ptr在定义时的初始化必须使用直接法赋值，而不能使用间接法

std::auto_ptr<ClassA> ptr(new ClassA);  正确

std::auto_ptr<ClassA> ptr=new ClassA;  错误

注：至于为什么不能用间接赋值法，知道auto_ptr源码的就会发现它的赋值使用了关键字explicit，即只能显式的赋值，不能由’=’来隐式的赋值。同时请注意我说的是在定义的时候才不能利用间接赋值。,

在程序中的auto_ptr的赋值也有一定的忌讳：

std::auto_ptr<ClassA> ptr1(new ClassA);

std::auto_ptr<ClassA> ptr2;

ptr2=ptr1;             正确

ptr2=new ClassA;       错误，因为new ClassA是一个常规指针

ptr2=std::auto_ptr<ClassA>(new ClassA);   这样才正确。

也就是只有两个auto_ptr的智能指针才能相互赋值，常规指针不能（一个是对象，一个是指针，很好理解吧）

2：auto_ptr智能指针的拥有权转移（auto_ptr最重要的地方）

auto_ptr是这样一种指针，它是它所指向对象的拥有者，他要求每个对象只能有一个拥有者，严禁一物二主。

仔细分析一下可以发现，一个auto_ptr会删除其指向的对象，所以一个对象绝对不能被两个智能指针拥有，那意味着他可能会被销毁两次，这将导致严重后果。所以设计STL的人员采用了拥有权这一概念。

拥有权指的是一个auto_ptr指针对他所指向的对象全权拥有，当使用赋值或者传参的时候，他将会交出拥有权给其他指针，这点稍后讨论。

std::auto_ptr<ClassA> ptr1(new ClassA);

这条语句执行完后，新建出来的对象被ptr1所拥有。

std::auto_ptr<ClassA> ptr2(ptr1); 

在这里ptr1把它对该对象的拥有权交给了ptr2，ptr1不再拥有该对象拥有权

这样的话，该对象只会被delete掉一次——在ptr2销毁的时候。

赋值动作也是如此：

std::auto_ptr<ClassA> ptr1(new ClassA);

std::auto_ptr<ClassA> ptr2;

ptr2=ptr1;      同上，拥有权的转移。;

如果在拥有权转交给ptr2时，ptr1已经拥有了一个对象，那么他会调用delete删除那个对象。

std::auto_ptr<ClassA> ptr1(new ClassA);

std::auto_ptr<ClassA> ptr2(new ClassA);

ptr2=ptr1;

ptr1 ptr2都已经拥有一个对象，在ptr1转交拥有权给ptr2时，ptr2会调用delete销毁原有对象，接受新对象，ptr1丢失拥有权后，就变得两手空空，只剩下一个null指针了，所以要注意别在继续用ptr1.

auto_ptr当做函数参数进行传递时涉及的拥有权转移问题：

大家都知道在函数进行传递时有两种情况，一个是作为参数传递进函数，另一个是作为返回值返回，那么对于auto_ptr而言，这些情况又会出现什么问题勒？接下来我们分析一下。

在前面的讲解中，我们已经知道auto_ptr在赋值时会转移拥有权，那么当然在作为参数传递或者作为返回值时也会发生拥有权的转移。我们先来看一段代码：

std::auto_ptr<ClassA> f()

{

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

return ptr;

}

void main()

{

std::auto_ptr<ClassA> p;

for(int i=0;i<10;i++)

p=f();

..............

..........

}

每次调f()函数都会创建一个ClassA对象，并赋给ptr指针，然后ptr连同对象和拥有权都一并交给p智能指针。在这样一个返回值类型为auto_ptr指针的情况下，他会发生拥有权的转移。

下面看另一段代码：

template<typename T>

void display(std::auto_ptr<T> p)

{

if(p.get()==NULL)

exit(EXIT_FAILURE);

else

cout<<*p<<endl;

}

首先说明一点，p.get()函数返回的是与p相关联的对象的地址，这点不同于常规指针，需要用一个成员函数来获取。

有人想利用这个函数作为p的输出函数，却没想到这几乎引发了一场灾难，每次调用那个函数之后，程序中已经把拥有权转移到函数里的p上面了，而该函数执行完后并没有返回p，所以函数结束p被删除，相关联的对象也被销毁。这就引发了严重的问题。

通过上面那两个例子，相信大家已经初步理解在参数和返回值问题上auto_ptr的拥有权转移问题了,在实际程序中，若你真的不想转移他的拥有权，让他一直绑定在最初的指针上，你可以这样做：

Const std::auto_ptr<ClassA> p(new ClassA);

这样你就把对象和p绑定在一起，任何试图转移拥有权的操作都会编译报错，但是务必记住，这里的const不是常指针的意思，不代表所指向的内容不变，代表的是拥有权不能转移。

一旦指定为const，就不能作为返回值，也不能当参数，也不能当做右值。

Const auto_ptr应用举例：

#include<iostream>

#include<memory>

using namespace std;

int main()

{

const auto_ptr<int> p(new int(42));

const auto_ptr<int> q(new int(0));

const auto_ptr<int> r;

cout<<"after initalization:"<<endl;

cout<<"P:  "<<*p<<endl;

cout<<"q:  "<<*q<<endl;

//cout<<"r:  "<<*r<<endl;  error

*q=*p;

// *r=*q; error:

*p=77;

cout<<"after assigning:"<<endl;

cout<<"p:  "<<*p<<endl;

cout<<"q:  "<<*q<<endl;

//cout<<"r:  "<<*r<<endl; error

// q=p;     error:  const auto_ptr

// r=p;      error:  const auto_ptr

system("pause");

return 0;

}

 

 

这个程序也非常简单，注释的那几个地方都是错误的，大家也可以看到，const型的auto_ptr并不是所指的内容不变，可以进行赋值，是指针之间无法相互赋值而已。

Auto_ptr的错误用法

1：auto_ptr之间不能共享拥有权。

2：并不存在针对数组而设计的auto_ptr。

3：auto_ptr不是一个四海通用的指针，使用务必注意。

4：auto_ptr不能满足容器对元素的要求，容器要求元素最起码可以复制和赋值，但是auto_ptr一旦赋值就会转移拥有权，所以容器不能用来装auto_ptr。

关于auto_ptr的例子，这里我就不举了，书上很大一堆，可以自己看看，本节的主要内容就掌握智能指针的定义，初始化以及拥有权的问题，比较基础，简单。

我还需要说一下，智能指针虽然是一个很好的设计，但是我希望初学者谨慎使用auto_ptr，因为没有全面的掌握它的方方面面，轻易使用往往会造成严重的后果，因为精力有限也不能分析到很多，比如智能指针的计数问题，作为类成员时重写默认函数问题，要全面的掌握它，推荐《STL编码剖析》《C++标准程序库》。