void Func()
{
vector<int*> v;
int* p = new int;
v.push_back(p); //因为push_back的时候有可能需要申请空间，但是万一申请内存失败了怎么办
v.at(1); //会抛异常对象，但是当走到抛异常的位置的时候，后面的这句delete p可能就没有办法释放了
delete p;
}
int main()
{
try
{
Func();
}
catch (const exception& e)
{
cout << e.what() << endl; //打印出来为什么发生？
}
return 0;
}
一旦底层调用malloc申请空间，就有可能会有失败，一旦失败了就会抛异常，那么抛异常就会直接跳到mian函数的catch哪里，那么上面的delete p的操作还没有完成，是会导致内存泄漏的。
void Func()
{
vector<int*> v;
int* p = new int;
try
{
v.push_back(p); //因为push_back的时候有可能需要申请空间，但是万一申请内存失败了怎么办
v.at(1); //会抛异常对象，但是当走到抛异常的位置的时候，后面的这句delete p可能就没有办法释放了
}
catch (...) //...三个点表示捕获任意类型的异常
{
delete p;
throw; //再次跑出捕获的对象
}
}
int main()
{
try
{
Func();
}
catch (const exception& e)
{
cout << e.what() << endl; //打印出来为什么发生？
}
return 0;
}
所以在没有智能指针的情况下，就只能够采用先把异常捕捉到，在抛异常这样丑陋且麻烦的方式来确保内存不泄露的情况。
什么是内存泄漏：内存泄漏指因为疏忽或错误造成程序未能释放已经不再使用的内存的情况。内存泄漏并不是指内存在物理上的消失，而是应用程序分配某段内存后，因为设计错误，失去了对该段内存的控制，因而造成了内存的浪费。内存泄漏的危害：长期运行的程序出现内存泄漏，影响很大，如操作系统、后台服务等等，出现内存泄漏会导致响应越来越慢，最终卡死。C/C++程序中一般我们关心两种方面的内存泄漏：
RAII（Resource Acquisition Is Initialization）是一种利用对象生命周期来控制程序资源（如内存、文件句柄、网络连接、互斥量等等）的简单技术。
在对象构造时获取资源，接着控制对资源的访问使之在对象的生命周期内始终保持有效，最后在对象析构的时候释放资源。借此，我们实际上把管理一份资源的责任托管给了一个对象。这种做法有两大好处：
总结一下智能指针的原理：
C++库中的智能指针都定义在memory这个头文件中
C++98版本的库中就提供了auto_ptr的智能指针。下面演示的auto_ptr的使用及问题。
template<class T>
class auto_ptr
{
public:
auto_ptr(T* p)
:_ptr(p)
{}
auto_ptr(auto_ptr<T>& ap)
: _ptr(ap._ptr)
{
ap._ptr = nullptr;
}
~auto_ptr()
{
if (_ptr)
{
delete _ptr;
}
}
private:
T* _ptr;
};
void test_auto_ptr()
{
auto_ptr<int> ap1(new int);
auto_ptr<int> ap2(ap1);
auto_ptr<int> ap3(ap2);
}
auto_ptr的实现原理：管理权转移的思想,拷贝时会导致原对象悬空
所以非常不建议使用，是一个很差的设计。
剩下的三种unique_ptr,shared_ptr,weak_ptr都是C++11标准库中的。
unique_ptr就是：简单粗暴，防拷贝
template<class T>
class unique_ptr
{
public:
unique_ptr(T* p)
:_ptr(p)
{}
//C++98里面直接把拷贝构造定义为私有且只声明不定义
//C++11就是直接调用delete不让你生成
unique_ptr(const unique_ptr<T>& ap) = delete;
unique_ptr<T>& operator=(const unique_ptr<T>& ap) = delete;
T* operator->()
{
return _ptr;
}
T& operator*()
{
return *_ptr;
}
T* get()
{
return _ptr;
}
~unique_ptr()
{
if (_ptr)
{
delete _ptr;
}
}
private:
T* _ptr;
};
//如果非要写一个只能指针写unique_ptr是最简单的,一定要抓住智能指针的两大特性
void test_unique_ptr()
{
unique_ptr<int> up1(new int(1));
cout << *up1 << endl;
*up1 = 10;
cout << *up1 << endl;
//unique_ptr<int> up2(up1); //这也就做到了防拷贝
}
但也总不能不拷贝呀，所以unique_ptr也不会一个好的方式呀，所以引入了shared_ptr
template<class T>
class shared_ptr
{
public:
shared_ptr(T* p)
:_ptr(p)
, _pCount(new int(1))
, _pMtx(new mutex)
{}
//做到代码的复用
void Release()
{
bool dFlag = false;
_pMtx->lock();
//对于在堆上所开辟的锁资源也应该进行释放
//unique_lock<mutex> lock(*_pMtx);
if (--(*_pCount) == 0)
{
if (_ptr)
{
delete _ptr;
}
delete _pCount;
dFlag = true;
}
_pMtx->unlock();
if (dFlag)
{
delete _pMtx;
}
}
void AddUseCount()
{
unique_lock<mutex> lock(*_pMtx);
++(*_pCount);
}
~shared_ptr()
{
this->Release();
}
shared_ptr(const shared_ptr<T>& sp)
:_ptr(sp._ptr)
, _pCount(sp._pCount)
, _pMtx(sp._pMtx)
{
//++(*_pCount);
AddUseCount();
}
//sp1 = sp3
shared_ptr<T>& operator=(const shared_ptr<T>& sp)
{
//这前三行代码就是直接将sp1所指向的空间进行修改，但是这样做是有问题的，因为会造成内存的泄漏，因为sp2哪里的_pCount还是2
//他永远也不会减到0了，也就对这块空间没办法进行释放了
//_ptr = sp._ptr;
//_pCount = sp._pCount;
//++(*_pCount);
if (_ptr != sp._ptr)
{
//所以要先对我们sp1原先所指向的空间的计数统计减1
this->Release();
_ptr = sp._ptr;
_pCount = sp._pCount;
_pMtx = sp._pMtx;
//++(*_pCount);
AddUseCount();
}
return *this;
}
T* operator->()
{
return _ptr;
}
T& operator*()
{
return *_ptr;
}
T* get()
{
return _ptr;
}
//对于智能指针不要去做狗拿耗子的事情，他最重要的就是1.帮别人去释放资源2.保证好自己引用计数的线程安全问题
int use_count()
{
return *_pCount;
}
private:
T* _ptr;
//引用计数，因为定义的对象里面的_ptr都指向同一块空间，但是只有当最后一个指向的对象才去进行释放空间
//使用static成员变量不仅仅属于这个类，还属于这个类的所有对象，这种方式是不对的
int* _pCount;//让第一个开辟一个计数空间，然后让后面所有指向这块空间的也都指向这个技术空间，最后一个将这两块空间都进行释放
mutex* _pMtx;
};
struct Date{
int _year = 1;
int _month = 1;
int _day = 1;
};
void SharePtrFunc(shared_ptr<Date>& sp, size_t n)
{
//cout << sp.get() << endl;
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
// 这里智能指针拷贝会++计数，智能指针析构会--计数，这里是线程安全的。
//要保证引用计数的线程安全
shared_ptr<Date> copy(sp);
// 这里智能指针访问管理的资源，不是线程安全的。所以我们看看这些值两个线程++了2n次，但
//是最终看到的结果，并一定是加了2n
copy->_year++;
copy->_month++;
copy->_day++;
}
}
int test_shared_ptr_safe()
{
shared_ptr<Date> p(new Date);
//cout << p.get() << endl;
cout << p.use_count() << endl; //一进来new的那个Date，所以这里应该为1
const size_t n = 10000;
thread t1(SharePtrFunc, p, n);
thread t2(SharePtrFunc, p, n);
t1.join();
t2.join();
cout << p->_year << endl;
cout << p->_month << endl;
cout << p->_day << endl;
//两个线程分别对年月日都进行了++100次的操作
cout << p.use_count() << endl;//最终结尾还有还有一个p指针指向Date所以也应该为1
return 0;
}
shared_ptr的原理：是通过引用计数的方式来实现多个shared_ptr对象之间共享资源。例如：
线程安全问题
struct ListNode
{
int _data;
shared_ptr<ListNode> _prev;
shared_ptr<ListNode> _next;
~ListNode()
{
cout << "~ListNode()" << endl;
}
};
int test_cycle_ref()
{
shared_ptr<ListNode> node1(new ListNode);
shared_ptr<ListNode> node2(new ListNode);
cout << node1.use_count() << endl;
cout << node2.use_count() << endl;
node1->_next = node2;
node2->_prev = node1;
cout << node1.use_count() << endl;
cout << node2.use_count() << endl;
return 0;
}
对于上述这段代码程序是崩溃的。
循环引用分析：
跟其他智能指针有本质区别：不支持RAII,不释放资源；专门为解决shared_ptr循环引用而存在，不增加引用计数。
那么shared_ptr那么好，是不是只要使用了就不在出现内存泄漏的问题了呢？
答案是：不，因为使用shared_ptr有可能会导致一种循环引用的问题出现。而weak_ptr就是专门为了解决shared_ptr中的循环引用问题的。
template<class T>
class weak_ptr
{
public:
weak_ptr()
:_ptr(nullptr)
{}
//保留shared_ptr的指针
weak_ptr(const shared_ptr<T>& sp)
:_ptr(sp.get())
{}
weak_ptr& operator=(shared_ptr<T>& sp)
{
_ptr = sp.get();
return *this;
}
T& operator*()
{
return *_ptr;
}
T* operator->()
{
return _ptr
}
private:
T* _ptr;
};
struct ListNode
{
int val;
//ListNode* next;
//ListNode* prev;
//shared_ptr<ListNode> next;
//shared_ptr<ListNode> prev;
weak_ptr<ListNode> next;
weak_ptr<ListNode> prev;
~ListNode()
{
cout << "~ListNode()" << endl;
}
};
void test_cycle_ref()
{
//ListNode* p = new ListNode;
//delete p;
shared_ptr<ListNode> node1(new ListNode);
shared_ptr<ListNode> node2(new ListNode);
cout << node1.use_count() << endl;
cout << node2.use_count() << endl;
node1->next = node2;
node2->prev = node1;
cout << node1.use_count() << endl;
cout << node2.use_count() << endl;
}
RAII扩展学习：