C++智能指针读书笔记
最近在补看《C++PrimerPlus》第六版，这的确是本好书，其中关于智能指针的章节解析的非常清晰，一解我以前的多处困惑。C++面试过程中，很多面试官都喜欢问智能指针相关的问题，比如你知道哪些智能指针？shared_ptr的设计原理是什么？如果让你自己设计一个智能指针，你如何完成？等等……。而且在看开源的C++项目时，也能随处看到智能指针的影子。这说明智能指针不仅是面试官爱问的题材，更是非常有实用价值。
C++通过一对运算符new和delete进行动态内存管理，new在动态内存中为对象分配空间并返回一个指向该对象的指针，delete接受一个动态对象的指针，销毁对象并释放与之相关的内存。然而这样的动态内存的使用很危险，因为无法确保始终能在合适的时间释放内存对象。如果忘记释放内存，可能造成内存泄露；如果在尚有指针引用内存的情况下释放内存，会产生非法访问内存的指针。
C++11中，新的标准库提供了两种智能指针（smartpointer）类型来更安全地管理对象。智能指针的使用和常规指针类似，只是它们多了自动释放所指向的对象的功能。两种指针的区别在于管理底层指针的方式：shared_ptr允许多个指针指向同一个对象，unique_ptr不支持。标准库还提供了weak_ptr这一弱指针，指向shared_ptr所管理的对象。三种类型都定义在头文件memory中。
shared_ptr的使用和vector很相似，在尖括号内说明所指向对象的类型：
shared_ptr<string>p1 //p1是shared_ptr，指向string类型 shared_ptr<list<int>>p2 //p2是shared_ptr，指向list的int
解引用一个智能指针就能获得它所指向的对象，在if语句中使用智能指针可以判断它指向的对象是否为空：
//如果p1非空，检查p1是否指向一个空的string对象 if(p1&&p1->empty()) *p1="creat"; //如果p1非空且指向一个空的string对象，解引用p1，为其赋新值creat
最安全的分配和使用shared_ptr的方法是调用名为make_shared这一标准库函数。此函数在动态内存中分配并初始化它，返回指向此对象的shared_ptr。该函数定义在memory中。
make_shared的定义和shared_ptr相似，必须制定要创建对象的类型，如：
//指向一个值为1的int的shared_ptr shared_ptr<int>p3=make_shared<int>)(1); //指向一个值为“www”的string的shared_ptr shared_ptr<string>p4=make_shared<string>(3,"w"); //指向一个初始化的int，值为0 shared_ptr<int>p5=make_shared<int>)();
也可以使用auto定义对象保存make_shared，可以省去书写shared_ptr的麻烦。
shared——ptr中有一个关联的指示器，称为引用计数。可以看做一个计数器，每当shared_ptr对象进行拷贝操作，如用一个shared_ptr对象初始化另一个shared_ptr对象、作为函数的实参、作为函数返回值时，引用计数都会递增（视为数值+1）。当赋予shared_ptr新值或者shared_ptr被销毁时，引用计数递减。当引用计数减为0，通过析构函数，shared_ptr自动销毁所管理的对象，释放内存。
需要注意的是，如果多个对象共享底层数据，当某一对象被销毁，不能单方面销毁底层数据，例如：
Blob<string>b1;
{//新作用域
Blob<string>b2={"x","b","b"};
b1=b2;
}//当离开局部作用域，b2被销毁，然而b2中的元素xbb并不会被销毁
//b1指向最初由b2创建的元素，即“x”,"b","b"，b1依旧可以它们
weak_ptr是指向shared_ptr管理的对象的一种智能指针，然而它不控制所指向对象的生存期。将一个weak_ptr绑定在shared_ptr上，不会改变shared_ptr的引用计数，一旦最后一个shared_ptr的指向对象被摧销毁，对象就会被释放，有无weak_ptr并无卵影响。我的理解是，weak_ptr提供了指向shared_ptr底层数据的功能，控制了shared_ptr对底层数据的访问。
因为weak_ptr指向的对象可能不存在（shared_ptr指向的最后一个对象被销毁时），因而用它不能直接访问对象，必须调用lock函数检查其指向的对象是否存在。很容易写出一个选择语句进行控制：
autobb=make_shared<string>(2,'b');
weak_ptr<string>xbb(bb);
if(shared_pr<int>np=xbb.lock()){//np不为空条件成立
//在if语句内，np和xbb共享对象
}
补充weak_ptr相关的函数，便于理解：
w.reset 将w置为空
w.use_count() 与w共享对象的个数
w.expired() 若w.use_count()为0，返回true，否则返回false
w.lock() 若w.expired()为true，返回一个空shared_ptr，否则返回一个指向w的对象的shared_ptr
加入《C++Primer5th》中的12.19题参照，题中和“智能指针和异常”并未在本篇随笔中介绍
#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
#include<memory>
#include<initializer_list>
usingnamespacestd;
usingstd::string;
usingstd::vector;
classStrBlobPtr;
classStrBlob{
public:
friendclassStrBlobPtr;//友元
StrBlobPtrbegin();//声明StrBlob类中的begin()和end()
StrBlobPtrend();//返回一个指向它自身的StrBlobPtr
public:
typedefvector<string>::size_typesize_type;//类型别名，size_type=vector<string>::size_type
StrBlob::StrBlob(initializer_list<string>il):data(make_shared<vector<string>>(il)){};//接受一个initializer_list参数的构造函数将其参数传递给对应的vector构造函数，通过拷贝列表
StrBlob::StrBlob():data(make_shared<vector<string>>()){};//构造函数，初始化data成员，指向动态分配的vector中的值初始化vector元素
voidpush_back(conststring&t){data->push_back(t);}
string&StrBlob::front(){
check(0,"frontonemptyStrBlob");
returndata->front();
}
string&StrBlob::back(){
check(0,"backonemptyStrBlob");
returndata->back();
}
voidStrBlob::pop_back(){//删除尾元素
check(0,"pop_backemptyStrBlob");
returndata->pop_back();
}
string&front()const{returndata->front();};
string&back()const{returndata->back();};
private:
shared_ptr<vector<string>>data;
voidStrBlob::check(size_typei,conststring&msg)const{//检查元素是否存在
if(i>=data->size())//若不存在
throwout_of_range(msg);//抛出异常
}
};
classStrBlobPtr{
public:
StrBlobPtr():curr(0){};
StrBlobPtr(StrBlob&a,size_tsz=0):wptr(a.data),curr(sz){};
string&deref()const{
autop=check(curr,"dereferencepastend");
return(*p)[curr];//check成功，返回一个p指针，指向make_shared指向的vector
}//解引用，make_shared获取vector，用下表运算符返回curr位置上的对象
StrBlobPtr&incr(){
check(curr,"incrementpastendofStrBlobPtr");
++curr;
return*this;
}
booloperator!=(constStrBlobPtr&p){returnp.curr!=curr;}
private:
weak_ptr<vector<string>>wptr;
size_tcurr;
shared_ptr<vector<string>>check(size_ti,conststring&msg)const
{
autorent=wptr.lock();
if(!rent)
throwruntime_error("unboundStrBlobPtr");
if(i>=rent->size())
throwout_of_range(msg);
returnrent;
}
};
StrBlobPtrStrBlob::begin()
{
returnStrBlobPtr(*this);
}
StrBlobPtrStrBlob::end()
{
returnStrBlobPtr(*this,data->size());
}