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  • 智能指针本质上是一个对象。把它当成管理一个指针的对象即可。 关键结论: 用于函数参数时(函数内部 reset 持有指针),如果是值传递,函数调用完毕后,是不会更改实参内持有指针的。这符合一般对象的预期。见 ...

    智能指针本质上是一个对象。把它当成管理一个指针的对象即可。

    关键结论:

    用于函数参数时(函数内部 reset 持有指针),如果是值传递,函数调用完毕后,是不会更改实参内持有指针的。这符合一般对象的预期。见 test2 与 test4。

     

    #include <cstring>
    #include <iostream>
    #include <memory>
    #include <unordered_set>
    
    int g = 9;
    
    
    class A{
    	public:
    
    	~A(){
    		std::cout << "deconstruct of A " << _num << std::endl;
    	}
    
    	void setNum(int n){
    		_num = n;
    	}
    	int getNum(){
    		return _num;
    	}
    	private:
    	int _num;
    };
    
    class MyPtr{
    	public:
    	MyPtr(){
    		_pa = nullptr;
    	}
    	MyPtr(A* pa){
    		_pa = pa;
    	}
    
    	MyPtr(const MyPtr& other){
    		_pa = other._pa;
    	}
    
    	MyPtr& operator= (const MyPtr& other){
    		_pa = other._pa;
    		return *this;
    	}
    
    	void setPA(A* pa){
    		_pa = pa;
    	}
    
    	A* getPA(){
    		return _pa;
    	}
    
    	private:
    	A* _pa;
    
    	
    };
    
    void say(int*& a) { a = &g; }
    
    void ref(std::shared_ptr<A> &p){
    	std::shared_ptr<A> ts(new A);
    	ts->setNum(3);
    	ts->setNum(3);
    	p = ts;
    }
    
    void directly(std::shared_ptr<A> p){
    	p.reset(new A);
    	p->setNum(5);
    }
    
    std::shared_ptr<A> retOf(){
    	auto r = std::shared_ptr<A>(new A);
    	r->setNum(7);
    	return r;
    }
    
    void myptr(MyPtr ptr){
    	ptr.setPA(new A);
    	ptr.getPA()->setNum(9);
    }
    
    void myptrRef(MyPtr& ptr){
    	ptr.setPA(new A);
    	ptr.getPA()->setNum(9);
    }
    
    
    void test1(){
    	std::shared_ptr<A> in;
    	ref(in);
    	std::cout << "tes1 _num: " << in->getNum() << ", ref_count: " << in.use_count() << std::endl;
    }
    
    void test2(){
    	std::shared_ptr<A> in(nullptr);
    	directly(in);
    	std::cout << "test2 " << (nullptr == in? "null ptr":"valid ptr") << std::endl;
    	if(nullptr != in){
    		std::cout << "test2 _num: " << in->getNum() << ", ref_count: " << in.use_count() << std::endl;
    	}
    }
    
    void test3(){
    	std::shared_ptr<A> in;
    	in = retOf();
    	std::cout << "test3 _num: " << in->getNum() << ", ref_count: " << in.use_count() << std::endl;
    }
    
    void test4(){
    	MyPtr in;
    	myptr(in);
    	if(nullptr == in.getPA())
    	{
    		std::cout << "test4 null ptr" << std::endl;
    		return ;
    	}
    	std::cout << "test4 _num: " << in.getPA()->getNum() << std::endl;
    }
    
    void test5(){
    	MyPtr in;
    	myptrRef(in);
    	if(nullptr == in.getPA())
    	{
    		std::cout << "test5 null ptr" << std::endl;
    		return ;
    	}
    	std::cout << "test5 _num: " << in.getPA()->getNum() << std::endl;
    }
    
    int main() {
    
      test1();
      test2();
      test3();
      test4();
      test5();
    }
    
    /*
       输出结果:
    tes1 _num: 3, ref_count: 1
    deconstruct of A 3
    deconstruct of A 5
    test2 null ptr
    test3 _num: 7, ref_count: 1
    deconstruct of A 7
    test4 null ptr
    test5 _num: 9
    
    */

     

     

    展开全文
  • 取地址 int *b=&a 和变量在一起 ...1 结构体指针传递参数 这里实参&sut1,赋值给形参 struct stu *s 也就是 : struct stu *sss = &stu1,,指针指向stu1, 注意结构体指针访问变量时加括号 \ ⭐(s

    取地址 int *b=&a 和变量在一起
    引用 int &c=a 和类型在一起,相当于a有个别名叫c,以后都用c计算实际改变的是a所在内存的值

    int &b=a; //引用
    int *p=&a; //取地址

    1 结构体指针传递参数

    这里实参&sut1,赋值给形参 struct stu *s 也就是 : struct stu *sss = &stu1,,指针指向stu1,
    注意结构体指针访问变量时加括号 \ ⭐(sss).grade

    
    struct stu {
    	int ID;
    	const char* name;
    	int grade1, grade2;
    };
    
    int sum_grade(struct stu *sss) {
    	int sum;
    	sum = (*sss).grade1 + (*sss).grade2;
    	return sum;
    };
    int main() {
    	struct stu stu1 {
    		123, "zjh", 100, 200
    	};
    	int res;
    	res = sum_grade(&stu1);
    	printf("%d",res);
    }
    

    2引用传递参数

    int &i = a ; 相当与给a娶了一个别名i,现在对i的操作就是对a的操作,引用i是a的地址吗???内部怎么实现的???

    int function(int &i){
    	i+=1
    }  //引用
    int main(){
    	int a=0;
    	function(a);
    	
    }
    
    展开全文
  • 和其他类型的变量一样,指针传入函数时,会为其创建一个副本,在函数中改变指针,并不会对函数外部产生影响,此时需要使用指向指针指针。 #include <cstdio> void Test_ptr(int* numbers) { printf("函数...

    文章目录


    先说结论

    和其他类型的变量一样,指针传入函数时,会为其创建一个副本,在函数中改变指针,并不会对函数外部产生影响,此时需要使用指向指针的指针。

    #include <cstdio>
    
    
    void Test_ptr(int* numbers)
    {
    	printf("函数中的指针存储地址:%p\n",&numbers);
    	printf("函数中的指针指向地址:%p\n",numbers);
    	printf("函数中的指针指向的值:%d\n",*numbers);
    	numbers++;
    	printf("函数中处理后:%d\n",*numbers);
    }
    
    void Test_ptr_ptr(int** numbers)
    {
    	printf("%d\n",*(*numbers));
    	(*numbers)++;
    	printf("%d\n",*(*numbers));
    }
    
    // ====================测试代码====================
    int main()
    {
        int numbers[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
        //测试指针
        printf("测试指针:\n");
        printf("  传入函数前:\n");
        printf("main的指针存储地址:%p\n",&numbers);
    	printf("main的指针指向地址:%p\n",numbers);
    	printf("main的指针指向的值:%d\n",*numbers);
    	Test_ptr(numbers);
    	printf("  传入函数后:\n");
        printf("main的指针存储地址:%p\n",&numbers);
    	printf("main的指针指向地址:%p\n",numbers);
    	printf("main的指针指向的值:%d\n",*numbers);
    	 
    	 
    	//测试指向指针的指针 
    	printf("\n\n测试指向指针的指针:\n");
    	int *p=numbers;
    	int**test_ptr;
    	test_ptr=&p;
    	Test_ptr_ptr(test_ptr); 
        printf("%d\n",*(*test_ptr));
        return 0;
    }
    
    
    

    输出结果如下:
    在这里插入图片描述

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  • 前言 C++里面的四个智能指针: auto_ptr, unique_ptr,shared_ptr,...C++ 11中最常用的智能指针类型为shared_ptr,它采用引用计数的方法,记录当前内存资源被多少个智能指针引用。该引用计数的内存在堆上分配。当新增一个

    前言

    C++里面的四个智能指针: auto_ptr, unique_ptr,shared_ptr, weak_ptr 其中后三个是C++11支持,并且第一个已经被C++11弃用。

    可以先看另外一篇精简介绍,C++智能指针(精简介绍)

    C++11智能指针介绍

    智能指针主要用于管理在堆上分配的内存,它将普通的指针封装为一个栈对象。当栈对象的生存周期结束后,会在析构函数中释放掉申请的内存,从而防止内存泄漏。C++ 11中最常用的智能指针类型为shared_ptr,它采用引用计数的方法,记录当前内存资源被多少个智能指针引用。该引用计数的内存在堆上分配。当新增一个时引用计数加1,当过期时引用计数减一。只有引用计数为0时,智能指针才会自动释放引用的内存资源。对shared_ptr进行初始化时不能将一个普通指针直接赋值给智能指针,因为一个是指针,一个是类。可以通过make_shared函数或者通过构造函数传入普通指针。并可以通过get函数获得普通指针。

    为什么要使用智能指针

    智能指针的作用是管理一个指针,因为存在以下这种情况:申请的空间在函数结束时忘记释放,造成内存泄漏。使用智能指针可以很大程度上的避免这个问题,因为智能指针是一个类,当超出了类的实例对象的作用域时,会自动调用对象的析构函数,析构函数会自动释放资源。所以智能指针的作用原理就是在函数结束时自动释放内存空间,不需要手动释放内存空间。

    看到这里,建议先看一下这篇高质量文章的介绍:【C++】智能指针详解 ,然后再后头看完本篇,你对智能指针的理解就会提升很多。

    auto_ptr

    (C++98的方案,C++11已经抛弃)采用所有权模式。

    auto_ptr<string> p1 (new string ("I reigned lonely as a cloud.")); 
    auto_ptr<string> p2; 
    p2 = p1; //auto_ptr不会报错.

    此时不会报错,p2剥夺了p1的所有权,但是当程序运行时访问p1将会报错。所以auto_ptr的缺点是:存在潜在的内存崩溃问题!

    unique_ptr

    (替换auto_ptr)unique_ptr实现独占式拥有或严格拥有概念,保证同一时间内只有一个智能指针可以指向该对象。它对于避免资源泄露(例如“以new创建对象后因为发生异常而忘记调用delete”)特别有用。

    采用所有权模式,还是上面那个例子

    unique_ptr<string> p3 (new string ("auto"));   //#4
    unique_ptr<string> p4;                       //#5
    p4 = p3;//此时会报错!!

    编译器认为p4=p3非法,避免了p3不再指向有效数据的问题。尝试复制p3时会编译期出错,而auto_ptr能通过编译期从而在运行期埋下出错的隐患。因此,unique_ptr比auto_ptr更安全。

    另外unique_ptr还有更聪明的地方:当程序试图将一个 unique_ptr 赋值给另一个时,如果源 unique_ptr 是个临时右值,编译器允许这么做;如果源 unique_ptr 将存在一段时间,编译器将禁止这么做,比如:

    unique_ptr<string> pu1(new string ("hello world")); 
    unique_ptr<string> pu2; 
    pu2 = pu1;                                      // #1 不允许
    unique_ptr<string> pu3; 
    pu3 = unique_ptr<string>(new string ("You"));   // #2 允许

    其中#1留下悬挂的unique_ptr(pu1),这可能导致危害。而#2不会留下悬挂的unique_ptr,因为它调用 unique_ptr 的构造函数,该构造函数创建的临时对象在其所有权让给 pu3 后就会被销毁。这种随情况而已的行为表明,unique_ptr 优于允许两种赋值的auto_ptr 。

    注:如果确实想执行类似与#1的操作,要安全的重用这种指针,可给它赋新值。C++有一个标准库函数std::move(),让你能够将一个unique_ptr赋给另一个。尽管转移所有权后 还是有可能出现原有指针调用(调用就崩溃)的情况。但是这个语法能强调你是在转移所有权,让你清晰的知道自己在做什么,从而不乱调用原有指针。

    额外:boost库的boost::scoped_ptr也是一个独占性智能指针,但是它不允许转移所有权,从始而终都只对一个资源负责,它更安全谨慎,但是应用的范围也更狭窄。)

    例如:

    unique_ptr<string> ps1, ps2;
    ps1 = demo("hello");
    ps2 = move(ps1);
    ps1 = demo("alexia");
    cout << *ps2 << *ps1 << endl;

    shared_ptr

    shared_ptr实现共享式拥有概念。多个智能指针可以指向相同对象,该对象和其相关资源会在“最后一个引用被销毁”时候释放。从名字share就可以看出了资源可以被多个指针共享,它使用计数机制来表明资源被几个指针共享。可以通过成员函数use_count()来查看资源的所有者个数。除了可以通过new来构造,还可以通过传入auto_ptr, unique_ptr,weak_ptr来构造。当我们调用release()时,当前指针会释放资源所有权,计数减一。当计数等于0时,资源会被释放。

    shared_ptr 是为了解决 auto_ptr 在对象所有权上的局限性(auto_ptr 是独占的), 在使用引用计数的机制上提供了可以共享所有权的智能指针。

    成员函数:

    use_count 返回引用计数的个数

    unique 返回是否是独占所有权( use_count 为 1)

    swap 交换两个 shared_ptr 对象(即交换所拥有的对象)

    reset 放弃内部对象的所有权或拥有对象的变更, 会引起原有对象的引用计数的减少

    get 返回内部对象(指针), 由于已经重载了()方法, 因此和直接使用对象是一样的.如

    shared_ptr<int> sp(new int(1)); 

    sp 与 sp.get()是等价的。

    share_ptr的简单例子:

    int main()
    {
    	string *s1 = new string("s1");
    
    	shared_ptr<string> ps1(s1);
    	shared_ptr<string> ps2;
    	ps2 = ps1;
    
    	cout << ps1.use_count()<<endl;	//2
    	cout<<ps2.use_count()<<endl;	//2
    	cout << ps1.unique()<<endl;	//0
    
    	string *s3 = new string("s3");
    	shared_ptr<string> ps3(s3);
    
    	cout << (ps1.get()) << endl;	//033AEB48
    	cout << ps3.get() << endl;	//033B2C50
    	swap(ps1, ps3);	//交换所拥有的对象
    	cout << (ps1.get())<<endl;	//033B2C50
    	cout << ps3.get() << endl;	//033AEB48
    
    	cout << ps1.use_count()<<endl;	//1
    	cout << ps2.use_count() << endl;	//2
    	ps2 = ps1;
    	cout << ps1.use_count()<<endl;	//2
    	cout << ps2.use_count() << endl;	//2
    	ps1.reset();	//放弃ps1的拥有权,引用计数的减少
    	cout << ps1.use_count()<<endl;	//0
    	cout << ps2.use_count()<<endl;	//1
    }

    weak_ptr

    share_ptr虽然已经很好用了,但是有一点share_ptr智能指针还是有内存泄露的情况,当两个对象相互使用一个shared_ptr成员变量指向对方,会造成循环引用,使引用计数失效,从而导致内存泄漏。

    weak_ptr 是一种不控制对象生命周期的智能指针, 它指向一个 shared_ptr 管理的对象. 进行该对象的内存管理的是那个强引用的shared_ptr, weak_ptr只是提供了对管理对象的一个访问手段。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。weak_ptr是用来解决shared_ptr相互引用时的死锁问题,如果说两个shared_ptr相互引用,那么这两个指针的引用计数永远不可能下降为0,资源永远不会释放。它是对对象的一种弱引用,不会增加对象的引用计数,和shared_ptr之间可以相互转化,shared_ptr可以直接赋值给它,它可以通过调用lock函数来获得shared_ptr。

    class B;	//声明
    class A
    {
    public:
    	shared_ptr<B> pb_;
    	~A()
    	{
    		cout << "A delete\n";
    	}
    };
    
    class B
    {
    public:
    	shared_ptr<A> pa_;
    	~B()
    	{
    		cout << "B delete\n";
    	}
    };
    
    void fun()
    {
    	shared_ptr<B> pb(new B());
    	shared_ptr<A> pa(new A());
    	cout << pb.use_count() << endl;	//1
    	cout << pa.use_count() << endl;	//1
    	pb->pa_ = pa;
    	pa->pb_ = pb;
    	cout << pb.use_count() << endl;	//2
    	cout << pa.use_count() << endl;	//2
    }
    
    int main()
    {
    	fun();
    	return 0;
    }

    可以看到fun函数中pa ,pb之间互相引用,两个资源的引用计数为2,当要跳出函数时,智能指针pa,pb析构时两个资源引用计数会减1,但是两者引用计数还是为1,导致跳出函数时资源没有被释放(A、B的析构函数没有被调用)运行结果没有输出析构函数的内容,造成内存泄露。如果把其中一个改为weak_ptr就可以了,我们把类A里面的shared_ptr pb_,改为weak_ptr pb_ ,运行结果如下:

    1
    1
    1
    2
    B delete
    A delete

    这样的话,资源B的引用开始就只有1,当pb析构时,B的计数变为0,B得到释放,B释放的同时也会使A的计数减1,同时pa析构时使A的计数减1,那么A的计数为0,A得到释放。

    注意:我们不能通过weak_ptr直接访问对象的方法,比如B对象中有一个方法print(),我们不能这样访问,pa->pb_->print(),因为pb_是一个weak_ptr,应该先把它转化为shared_ptr,如:

    shared_ptr<B> p = pa->pb_.lock();
    p->print();

    weak_ptr 没有重载*和->但可以使用 lock 获得一个可用的 shared_ptr 对象. 注意, weak_ptr 在使用前需要检查合法性.

    expired 用于检测所管理的对象是否已经释放, 如果已经释放, 返回 true; 否则返回 false.

    lock 用于获取所管理的对象的强引用(shared_ptr). 如果 expired 为 true, 返回一个空的 shared_ptr; 否则返回一个 shared_ptr, 其内部对象指向与 weak_ptr 相同.

    use_count 返回与 shared_ptr 共享的对象的引用计数.

    reset 将 weak_ptr 置空.

    weak_ptr 支持拷贝或赋值, 但不会影响对应的 shared_ptr 内部对象的计数.

    share_ptr和weak_ptr的核心实现

    weakptr的作为弱引用指针,其实现依赖于counter的计数器类和share_ptr的赋值,构造,所以先把counter和share_ptr简单实现

    Counter简单实现

    class Counter
    {
    public:
        Counter() : s(0), w(0){};
        int s;	//share_ptr的引用计数
        int w;	//weak_ptr的引用计数
    };

    counter对象的目地就是用来申请一个块内存来存引用基数,s是share_ptr的引用计数,w是weak_ptr的引用计数,当w为0时,删除Counter对象。

    share_ptr的简单实现

    template <class T>
    class WeakPtr; //为了用weak_ptr的lock(),来生成share_ptr用,需要拷贝构造用
    
    template <class T>
    class SharePtr
    {
    public:
        SharePtr(T *p = 0) : _ptr(p)
        {
            cnt = new Counter();
            if (p)
                cnt->s = 1;
            cout << "in construct " << cnt->s << endl;
        }
        ~SharePtr()
        {
            release();
        }
    
        SharePtr(SharePtr<T> const &s)
        {
            cout << "in copy con" << endl;
            _ptr = s._ptr;
            (s.cnt)->s++;
            cout << "copy construct" << (s.cnt)->s << endl;
            cnt = s.cnt;
        }
        SharePtr(WeakPtr<T> const &w) //为了用weak_ptr的lock(),来生成share_ptr用,需要拷贝构造用
        {
            cout << "in w copy con " << endl;
            _ptr = w._ptr;
            (w.cnt)->s++;
            cout << "copy w  construct" << (w.cnt)->s << endl;
            cnt = w.cnt;
        }
        SharePtr<T> &operator=(SharePtr<T> &s)
        {
            if (this != &s)
            {
                release();
                (s.cnt)->s++;
                cout << "assign construct " << (s.cnt)->s << endl;
                cnt = s.cnt;
                _ptr = s._ptr;
            }
            return *this;
        }
        T &operator*()
        {
            return *_ptr;
        }
        T *operator->()
        {
            return _ptr;
        }
        friend class WeakPtr<T>; //方便weak_ptr与share_ptr设置引用计数和赋值
    
    protected:
        void release()
        {
            cnt->s--;
            cout << "release " << cnt->s << endl;
            if (cnt->s < 1)
            {
                delete _ptr;
                if (cnt->w < 1)
                {
                    delete cnt;
                    cnt = NULL;
                }
            }
        }
    
    private:
        T *_ptr;
        Counter *cnt;
    };

    share_ptr的给出的函数接口为:构造,拷贝构造,赋值,解引用,通过release来在引用计数为0的时候删除_ptr和cnt的内存。

    weak_ptr简单实现

    template <class T>
    class WeakPtr
    {
    public: //给出默认构造和拷贝构造,其中拷贝构造不能有从原始指针进行构造
        WeakPtr()
        {
            _ptr = 0;
            cnt = 0;
        }
        WeakPtr(SharePtr<T> &s) : _ptr(s._ptr), cnt(s.cnt)
        {
            cout << "w con s" << endl;
            cnt->w++;
        }
        WeakPtr(WeakPtr<T> &w) : _ptr(w._ptr), cnt(w.cnt)
        {
            cnt->w++;
        }
        ~WeakPtr()
        {
            release();
        }
        WeakPtr<T> &operator=(WeakPtr<T> &w)
        {
            if (this != &w)
            {
                release();
                cnt = w.cnt;
                cnt->w++;
                _ptr = w._ptr;
            }
            return *this;
        }
        WeakPtr<T> &operator=(SharePtr<T> &s)
        {
            cout << "w = s" << endl;
            release();
            cnt = s.cnt;
            cnt->w++;
            _ptr = s._ptr;
            return *this;
        }
        SharePtr<T> lock()
        {
            return SharePtr<T>(*this);
        }
        bool expired()
        {
            if (cnt)
            {
                if (cnt->s > 0)
                {
                    cout << "empty" << cnt->s << endl;
                    return false;
                }
            }
            return true;
        }
        friend class SharePtr<T>; //方便weak_ptr与share_ptr设置引用计数和赋值
        
    protected:
        void release()
        {
            if (cnt)
            {
                cnt->w--;
                cout << "weakptr release" << cnt->w << endl;
                if (cnt->w < 1 && cnt->s < 1)
                {
                    //delete cnt;
                    cnt = NULL;
                }
            }
        }
    
    private:
        T *_ptr;
        Counter *cnt;
    };

    weak_ptr一般通过share_ptr来构造,通过expired函数检查原始指针是否为空,lock来转化为share_ptr。

     

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    千次阅读 2021-01-25 06:57:56
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    2021-03-21 09:48:38
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智能指针作为函数参数