c++高阶语法（一）

前面已经有一切了c 语法是比较基础的c 以后博主会分析一些语法c 对于每个人来说，提高更高级的语法c 的理解

1)智能指针:

智能指针就是帮我们C 如果程序员管理动态分配的内存，它将帮助我们自动释放new从而产生内存避免内存泄漏！在我们知道内存分配后，我们必须释放它。当内存未释放时，内存会泄露，造成不良影响。

因此，智能指针是为了解决指针自动释放的问题。让我们来看看智能指针的相关内容。

一，auto_ptr

auto_ptr 是c 98定义的智能指针模板定义了管理指针的对象new 给这个对象一个获得(直接或间接)的地址。当对象过期时，将使用其分析函数delete 释放内存！

用法:
头文件: #include < memory >
用 法: auto_ptr<类型> 变量名(new 类型)

例子：

class Test {
public:
Test() { cout << "Test的构造函数..." << endl; }
~Test() { cout << "Test的析构函数..." << endl; }

int getDebug() { return this->debug; }

private:
int debug = 20;
};

int main(void) {

//Test *test = new Test;///智能指针没有定义，所以内存泄露，分析函数的内容不会打印
auto_ptr test(new Test);智能指针在这里定义，将打印构造函数和分析函数的内容

cout << "test->debug：" << test->getDebug() << endl;
cout << "(*test).debug：" << (*test).getDebug() << endl;

return 0;
}

智能指针的三个常用函数：

1.get() 获取智能指针托管的指针地址

// 定义智能指针

auto_ptr test(new Test);

Test *tmp = test.get(); // 获取指针返回

cout << "tmp->debug：" << tmp->getDebug() << endl;

但除非有特殊情况，否则我们通常不会这样使用，因为我们可以直接使用智能指针。

2.release() 取消智能指针对动态内存的托管

// 定义智能指针

auto_ptr test(new Test);

Test *tmp2 = test.release(); // 取消智能指针对动态内存的托管

delete tmp2; // 之前分配的内存需要手动释放

也就是说，智能指针不再管理指针，而是由管理员管理！

3.reset() 重置智能指针托管的内存地址，如果地址不一致，将被分析

// 定义智能指针

auto_ptr test(new Test);

test.reset(); // 释放智能指针托管的指针内存，并将其放置NULL

test.reset(new Test()); // 释放智能指针托管的指针内存，替换参数指针

reset函数将指出参数(不指定为NULL)，与托管指针相比，如果地址不一致，则将对原托管指针进行分析，然后用参数指针代替。然后智能指针将托管参数指针。

不过，C 11后不建议使用auto_ptr，已使用unique_ptr替代品。这里就不详细说缺点了。有兴趣可以上网了解一下。

二.unique_ptr

unique_ptr 和 auto_ptr除了一些特殊的，用法几乎相同。

unique_ptr特性

1. 基于排他所有权模式：两个指针不能指向相同的资源
2. 左值无法执行unique_ptr复制构造，也左值无法执行复制赋值操作，但允许临时右值赋值构造和赋值
3. 当它离开作用域时，保存指向对象的指针，自动释放指向对象。
4. 在容器中保存指针是安全的

(1)左值复制赋值操作不能进行，但允许临时右值赋值结构和赋值

例子：

unique_ptr p1(new string("I'm Li Ming!"));
unique_ptr p2(new string("I'm age 22."));
cout << "p1：" << p1.get() << endl;
cout << "p2：" << p2.get() << endl;

p1 = p2; // 禁止左值赋值
unique_ptr p3(p2); // 禁止左值赋值结构

unique_ptr p3(std::move(p1));
p1 = std::move(p2); // 使用move将左值转换为右值可以赋值，效果和auto_ptr赋值一样

cout << "p1 = p2 赋值后：" << endl;
cout << "p1：" << p1.get() << endl;
cout << "p2：" << p2.get() << endl;

（2）在 STL 容器中使用unique_ptr，不允许直接赋值

vector> vec;
unique_ptr p3(new string("I'm P3"));
unique_ptr p4(new string("I'm P4"));

vec.push_back(std::move(p3));
vec.push_back(std::move(p4));

cout << "vec.at(0)：" << *vec.at(0) << endl;
cout << "vec[1]：" << *vec[1] << endl;

vec[0] = vec[1]; /* 不允许直接赋值 */
vec[0] = std::move(vec[1]); // 需要使用move修饰，使得程序员知道后果

cout << "vec.at(0)：" << *vec.at(0) << endl;
cout << "vec[1]：" << *vec[1] << endl;

(3)支持对象数组的内存管理

// 会自动调用delete [] 函数去释放内存

unique_ptr array(new int[5]); // 支持这样的定义

除此之外，，unique_ptr的其余用法都与auto_ptr用法一致。

1.构造。

// unique_ptr up; 空的unique_ptr，可以指向类型为T的对象
unique_ptr t1;

// unique_ptr up1(new T()); 定义unique_ptr,同时指向类型为T的对象
unique_ptr t2(new Test);

// unique_ptr up;    空的unique_ptr，可以指向类型为T[的数组对象
unique_ptr t3;

// unique_ptr up1(new T[]);    定义unique_ptr,同时指向类型为T的数组对象
unique_ptr t4(new int[5]);

// unique_ptr up();    空的unique_ptr，接受一个D类型的删除器D，使用D释放内存
unique_ptr t5;

// unique_ptr up(new T());    定义unique_ptr,同时指向类型为T的对象，接受一个D类型的删除器D，使用删除器D来释放内存
unique_ptr t6(new Test)

2.赋值

unique_ptr t7(new Test);

unique_ptr t8(new Test);

t7 = std::move(t8); // 必须使用移动语义，结果，t7的内存释放，t8的内存交给t7管理

t7->doSomething();

3.主动释放对象

unique_ptr t9(new Test);

t9 = NULL;

t9 = nullptr;

t9.reset();//释放掉智能指针托管的指针内存，并将其置NULL

4.放弃对象的控制权

Test *t10 = t9.release();

5.重置

t9.reset(new Test);

三.shared_ptr

用法：1.引用计数的使用：调用use_count函数可以获得当前托管指针的引用计数。

shared_ptr sp1;

shared_ptr sp2(new Person(2));

// 获取智能指针管控的共享指针的数量    use_count()：引用计数
cout << "sp1    use_count() = " << sp1.use_count() << endl;输入0
cout << "sp2    use_count() = " << sp2.use_count() << endl << endl;输出1

// 共享
sp1 = sp2;

cout << "sp1    use_count() = " << sp1.use_count() << endl;输入2
cout << "sp2    use_count() = " << sp2.use_count() << endl << endl;输出2

shared_ptr sp3(sp1);
cout << "sp1    use_count() = " << sp1.use_count() << endl;输出3
cout << "sp2    use_count() = " << sp2.use_count() << endl;输出3
cout << "sp2    use_count() = " << sp3.use_count() << endl << endl;输出3

如上代码，sp1 = sp2; 和 shared_ptr< Person > sp3(sp1);就是在使用引用计数了。

sp1 = sp2; --> sp1和sp2共同托管同一个指针，所以他们的引用计数为2；
shared_ptr< Person > sp3(sp1); --> sp1和sp2和sp3共同托管同一个指针，所以他们的引用计数为3；

2.几种构造

1). shared_ptr< T > sp1; 空的shared_ptr，可以指向类型为T的对象

shared_ptr sp1;

Person *person1 = new Person(1);

sp1.reset(person1); // 托管person1

2). shared_ptr< T > sp2(new T()); 定义shared_ptr,同时指向类型为T的对象

shared_ptr sp2(new Person(2));

shared_ptr sp3(sp1);

3). shared_ptr sp4; 空的shared_ptr，可以指向类型为T[]的数组对象 C++17后支持

shared_ptr sp4;

4). shared_ptr sp5(new T[] { … }); 指向类型为T的数组对象 C++17后支持

shared_ptr sp5(new Person[5] { 3, 4, 5, 6, 7 });

5). shared_ptr< T > sp6(NULL, D()); //空的shared_ptr，接受一个D类型的删除器，使用D释放内存

shared_ptr sp6(NULL, DestructPerson());

6). shared_ptr< T > sp7(new T(), D()); //定义shared_ptr,指向类型为T的对象，接受一个D类型的删除器，使用D删除器来释放内存

shared_ptr sp7(new Person(8), DestructPerson());

3.初始化

方式一：1.构造函数

shared_ptr up1(new int(10)); // int(10) 的引用计数为1

shared_ptr up2(up1); // 使用智能指针up1构造up2, 此时int(10) 引用计数为2

2.方式二：使用make_shared 初始化对象，分配内存效率更高(推荐使用)
make_shared函数的主要功能是在动态内存中分配一个对象并初始化它，返回指向此对象的shared_ptr; 用法：make_shared<类型>(构造类型对象需要的参数列表);

shared_ptr up3 = make_shared(2); // 多个参数以逗号','隔开，最多接受十个
shared_ptr up4 = make_shared("字符串");
shared_ptr up5 = make_shared(9);

4.赋值

shared_ptrr up1(new int(10));  // int(10) 的引用计数为1
shared_ptr up2(new int(11));   // int(11) 的引用计数为1
up1 = up2;    // int(10) 的引用计数减1,计数归零内存释放，up2共享int(11)给up1, int(11)的引用计数为2，这种赋值方式是允许的哦

5.主动释放对象

shared_ptrr up1(new int(10));

up1 = nullptr ; // int(10) 的引用计数减1,计数归零内存释放 // 或 up1 = NULL; // 作用同上

6.重置

p.reset() ; 将p重置为空指针，所管理对象引用计数 减1
p.reset(p1); 将p重置为p1（的值）,p 管控的对象计数减1，p接管对p1指针的管控
p.reset(p1,d); 将p重置为p1（的值），p 管控的对象计数减1并使用d作为删除器
p1是一个指针！

7.交换

p1 和 p2 是智能指针

std::swap(p1,p2); // 交换p1 和p2 管理的对象，原对象的引用计数不变

p1.swap(p2); // 交换p1 和p2 管理的对象，原对象的引用计数不变

注意：使用shared_ptr智能指针时，要注意避免对象交叉使用智能指针的情况！

实例：

#include
#include
#include //不要忘了哦

using namespace std;

class Girl;

class Boy {
public:
    Boy() {
        cout << "Boy 构造函数" << endl;
    }

    ~Boy() {
        cout << "~Boy 析构函数" << endl;
    }

    void setGirlFriend(shared_ptr _girlFriend) {
        this->girlFriend = _girlFriend;
    }

private:
    shared_ptr girlFriend;//定义智能指针
};

class Girl {
public:
    Girl() {
        cout << "Girl 构造函数" << endl;
    }

    ~Girl() {
        cout << "~Girl 析构函数" << endl;
    }

    void setBoyFriend(shared_ptr _boyFriend) {
        this->boyFriend = _boyFriend;
    }

private:
    shared_ptr boyFriend;//定义智能指针
};

void useTrap() {
    shared_ptr spBoy(new Boy());
    shared_ptr spGirl(new Girl());

// 单方获得管理 //正解

spBoy->setGirlFriend(spGirl);

spGirl->setBoyFriend(spBoy);

    // 陷阱用法（错解）
    spBoy->setGirlFriend(spGirl);
    spGirl->setBoyFriend(spBoy);
    // 此时boy和girl的引用计数都是2
}

int main(void) {
    useTrap();

    system("pause");
    return 0;
}
四。weak_ptr

weak_ptr 设计的目的是为配合 shared_ptr 而引入的一种智能指针来协助 shared_ptr 工作, 它只可以从一个 shared_ptr 或另一个 weak_ptr 对象构造, 它的构造和析构不会引起引用记数的增加或减少。 同时weak_ptr 没有重载*和->但可以使用 lock 获得一个可用的 shared_ptr 对象。

1.弱指针的使用；
weak_ptr wpGirl_1; // 定义空的弱指针
weak_ptr wpGirl_2(spGirl); // 使用共享指针构造
wpGirl_1 = spGirl; // 允许共享指针赋值给弱指针

2.弱指针也可以获得引用计数；
wpGirl_1.use_count()

3.弱指针不支持 * 和 -> 对指针的访问；

4.在必要的使用可以转换成共享指针 lock()；

如：shared_ptr sp_girl;

sp_girl = wpGirl_1.lock();

// 使用完之后，再将共享指针置NULL即可

sp_girl = NULL;

注意weak_ptr指针的expired函数的用法。

expired：判断当前weak_ptr智能指针是否还有托管的对象，有则返回false，无则返回true

如果返回true，等价于 use_count() == 0，即已经没有托管的对象了；当然，可能还有析构函数进行释放内存，但此对象的析构已经临近（或可能已发生）。

最后说一下智能指针的使用陷阱：

1.不要把一个原生指针给多个智能指针管理;

int *x = new int(10);
unique_ptr< int > up1(x);
unique_ptr< int > up2(x);
// 警告! 以上代码使up1 up2指向同一个内存,非常危险或以下形式：
up1.reset(x);//up1 up2指向同一个内存
up2.reset(x);

2.记得使用u.release()的返回值;
在调用u.release()时是不会释放u所指的内存的，这时返回值就是对这块内存的唯一索引，如果没有使用这个返回值释放内存或是保存起来，这块内存就泄漏了.

3.禁止delete 智能指针get 函数返回的指针;
如果我们主动释放掉get 函数获得的指针，那么智能指针内部的指针就变成野指针了，析构时造成重复释放，带来严重后果!

4.禁止用任何类型智能指针get 函数返回的指针去初始化另外一个智能指针！
shared_ptr< int > sp1(new int(10));
// 一个典型的错误用法 shared_ptr< int > sp4(sp1.get());
最后，智能指针虽然使用起来很方便，但是要注意使用智能指针的一些陷阱，否则会造成严重的内存报错或者内存泄露等问题！

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