C++智能指针之shared_ptr详解

什么是智能指针

智能指针是一种特殊类型的指针，它会自动管理指针所指向的内存，从而避免了因为内存管理不当而导致的内存泄露、多次释放等问题。C++11中提供了三种智能指针：unique_ptr、shared_ptr和weak_ptr。

shared_ptr的介绍

shared_ptr是一种智能指针，它可用于多个指针共享同一块内存。它内部维护了一个引用计数，当引用计数降为0时，它会自动删除所指向的对象。一个对象可以有多个shared_ptr指向它。

shared_ptr的创建方法如下：

std::shared_ptr<Foo> ptr(new Foo);

此时，一个名为ptr的智能指针被创建，并指向类型为Foo的对象。当ptr指针被销毁时，它所指向的内存也会被自动销毁。可以通过以下方法获取shared_ptr中保存的原始指针：

Foo *rawPtr = ptr.get();

为了方便编程，C++中提供了一个std::make_shared函数来创建shared_ptr，并且可以使用auto类型自动推导共享指针类型：

auto ptr = std::make_shared<Foo>();

shared_ptr的使用

拷贝和赋值

shared_ptr可以进行拷贝和赋值，拷贝会新建一个指向同一内存的指针，引用计数会加1；赋值操作会首先释放原来指针的内存，然后再将指针指向新的内存。

auto ptr = std::make_shared<int>(10);
auto ptr1 = ptr; // 引用计数为2
auto ptr2 = ptr; // 引用计数为3
ptr1.reset();    // 引用计数为2

访问和修改指针指向的内存

可以使用*或->运算符访问被指向的对象，同时也可以通过reset()方法修改指向的内存。

auto ptr = std::make_shared<Foo>();
ptr->bar();      // 调用Foo对象的成员函数
ptr.reset(new FooBar()); // 重新指向另一个对象

数组版shared_ptr

shared_ptr可以管理动态分配的数组，以下是示例：

auto ptr = std::shared_ptr<int[]>(new int[10]); // 创建一个长度为10的int数组
ptr[0] = 10;
ptr[1] = 20;

shared_ptr的应用

shared_ptr作为函数参数

使用shared_ptr作为函数参数可以避免函数复制对象，提高程序性能。以下是示例：

void process(std::shared_ptr<Foo> ptr) {
    // 处理指向的对象
}

auto ptr = std::make_shared<Foo>();
process(ptr); // 避免了复制对象

作为成员变量

在类定义中使用shared_ptr作为成员变量，可以避免在构造函数和析构函数中手动管理内存，提高代码可读性和维护性。以下是示例：

class Bar {
public:
    Bar(std::shared_ptr<Foo> ptr) : ptr_(ptr) {}
private:
    std::shared_ptr<Foo> ptr_;
};

auto ptr = std::make_shared<Foo>();
Bar bar(ptr); // 在Bar类中使用shared_ptr作为成员变量

shared_ptr的注意事项

1. shared_ptr不可与普通指针混用，否则会导致内存管理出错。
2. shared_ptr使用的是引用计数，当出现循环引用时会导致内存泄露，此时需要使用weak_ptr辅助解决循环引用问题。
3. 不要使用shared_ptr管理动态分配的C数组，因为它们使用的是delete运算符而不是delete[]运算符释放内存。

以上是C++智能指针之shared_ptr的详细攻略，希望能帮助你更好地理解shared_ptr的使用方法和注意事项。