动态内存与智能指针

1. 内存简单分类

静态内存：保存局部static对象、类static数据成员、在任何函数之外定义的变量；由编译器自动创建与销毁。

栈内存： 保存定义在函数内的非static对象；仅在定义的程序块运行时才存在。

堆内存： 保存那那些程序运行时分配的动态对象，动态对象的生存期由程序来控制；由程序代码显式地销毁。

2. share_ptr指针

初始化

调用make_shared函数初始化：make_shared(args)
e.g :

shared_ptr<int> p = make_shared<int>(); auto p1 = make_shared<int>();

使用new操作符初始化：shared_ptr<int> p2 (new int(42));
注：必须显示初始化智能指针；

拷贝与赋值

e.g:

p = p1;auto p(p1);

每个shared_ptr有一个关联的计数器（引用计数）；

拷贝时，计数器递增，常见的拷贝情形有：
(1) 一个shared_ptr初始化另外一个shared_ptr时；
(2) 将shared_ptr传递给一个函数；
(3) 作为函数的返回值；

当一个shared_ptr对象的计数器值为0时，自动释放自己所管理的对象；

计数器递减的常见情形：
(1)给一个shared_ptr赋予一个新值；
(2)shared_ptr被销毁时，例如离开其作用域;

e.g

auto r = make_shared<int>(42);r = q;  //给r赋值，令它指向另外一个地址；        //递增q的引用计数        //递减r原来的所指的对象的引用计数        //r原来窒息那个的对象已没有引用，则会自动释放

改变shared_ptr的操作

3.直接管理内存

c++语言定义了两个运算符来分配和释放内存，运算符new分配内存，delete负责释放分配的内存。

若使用直接管理内存的类，不能依赖类对象拷贝、复制、销毁操作的编译器所设置任何默认定义。

3.1 new分配动态内存

初始化

(1)默认初始化：默认情况下为默认初始化，内置类型或组合类型的对象值将是未定义的，类类型则使用默认构造函数进行初始化;

(2)直接初始化：传统初始化（圆括号），列表初始化（花括号）;

(3)值初始化：类型名后面加一对空括号；

(4)使用auto推断:提供一个括号包围的初始化器,只接受单一初始化器；

e.g:

int *pi = new int;      //默认初始化int *ps = new string(10,'9');   //圆括号直接初始化vector <int> *pv = new vector<int> {1,2,3,4};//花括号列表初始化int *pi1 = new int();       //值初始化auto p1 = new auto (obj)    //使用auto 初始化器

3.2 delete释放动态内存

动态对象生存期为知道被释放为止，必须通过delete释放动态内存。

使用delete释放动态内存时，编译器不能分辨一个指正指向的是静态还是动态分配的对象。

3.2.1 直接管理内存容易引起的常见问题：

(1) 忘记delete内存，导致内存泄露；
(2) 使用已经释放掉的对象；释放内存后将指针置为空,或许可以避免；
(3) 同一块内存释放两次。

3.2.2 使用普通指针与智能注意

混合使用普通指针和智能指针很危险！

考虑下面的代码：

void process (shared_ptr<int> ptr){    //使用ptr}//ptr离开作用域，被销毁

若正常传递一个shared_ptr指针:
（1）调用该函数时，process的参数是指传递，实参会被拷贝给ptr，
（2）递增其引用数，因此引用计数值至少为2，当process结束后局部变量ptr销毁，但ptr指向的内存不会被释放。

若传递一个普通指针如下：

int main(){    int *iptr = new int(42);    process(shared_ptr<int>(iptr));    *iptr = 233;//error}

**注：**iptr拷贝给一个临时的shared_ptr，该智能指针计数器为1，当结束process函数时，临时的智能指针销毁，释放内存，因为与iptr指向的内存相同；iptr也会失效，使用iptr指针将会产生错误。

正确做法：

share_ptr<int> iptr(new int 42);//计数值：1process(iptr);  //拷贝，计数值递增：2                //离开函数，计数值：1*iptr = 233;    //安全

不要使用get初始化另外一个智能指针或赋值

3. unique_ptr指针

初始化

unique_ptr 没有类似make_shared的标准库函数返回指针，故：

unique_ptr<int> p2(new int(42));//直接初始化

拷贝与赋值

unique_ptr不支持普通的拷贝或赋值;

但通过release或reset指针可以从一个（非const）unique_ptr转移给另外一个unique:

unique<int> p1 (new int (42));unique<int> p2 (p2.release());//release将所有权转移给p2，并将p1置空unique_ptr<int> p3 (new int(233));p2.reset(p3.release());//reset释放了原来p2的指向的内存

不能拷贝的一个例外：可以拷贝一个将要销毁的unique_ptr值。
e.g： 从函数返回一个unique_ptr

unique_ptr<int> clone(int p){    return unique_ptr<int> (new int(p));}

传递删除器

e.g unique_ptr<T,d> u(d)

4. weak_ptr指针

weak_ptr指针一种不控制所指对象生存期的智能指针，指向一个shared_ptr管理的对象，即绑定给一个shared_ptr不会改变shared_ptr的引用计数。