shared_ptr是一个最像指针的"智能指针",是boost.smart_ptr库中最有价值、最重要的组成部分,也是最有用的,Boost库的许多组件--甚至还包括其他一些领域的智能指针都使用了shared_ptr。抱歉,我实在想不出什么更恰当的词汇来形容它在软件开发中的重要性。再强调一遍,shared_ptr非常有价值、非常重要、非常有用。
shared_ptr与scoped_ptr一样包装了new操作符在堆上分配的动态对象,但它实现的是引用计数型的智能指针 ,可以被自由地拷贝和赋值,在任意的地方共享它,当没有代码使用(引用计数为0)它时才删除被包装的动态分配的对象。shared_ptr也可以安全地放到标准容器中,并弥补了auto_ptr因为转移语义而不能把指针作为STL容器元素的缺陷。
在C++历史上曾经出现过无数的引用计数型智能指针实现,但没有一个比得上boost::shared_ptr,在过去、现在和将来,它都是最好的。
1. shared_ptr的线程安全性
shared_ptr 本身不是 100% 线程安全的。它的引用计数本身是安全且无锁的,但对象的读写则不是,因为 shared_ptr 有两个数据成员,读写操作不能原子化。根据文档,shared_ptr 的线程安全级别和内建类型、标准库容器、string 一样,即:
一个 shared_ptr 实体可被多个线程同时读取;
两个的 shared_ptr 实体可以被两个线程同时写入,“析构”算写操作;
如果要从多个线程读写同一个 shared_ptr 对象,那么需要加锁。
2. shared_ptr用法
示例一:
[cpp] view plaincopy
shared_ptr<int> sp(new int(10)); //一个指向整数的shared_ptr
assert(sp.unique()); //现在shared_ptr是指针的唯一持有者
shared_ptr<int> sp2 = sp; //第二个shared_ptr,拷贝构造函数
assert(sp == sp2 && sp.use_count() == 2); //两个shared_ptr相等,指向同一个对象,引用计数为2
*sp2 = 100; //使用解引用操作符修改被指对象
assert(*sp == 100); //另一个shared_ptr也同时被修改
sp.reset(); //停止shared_ptr的使用
assert(!sp); //sp不再持有任何指针(空指针)
示例二:
[cpp] view plaincopy
class shared //一个拥有shared_ptr的类
{
private:
shared_ptr<int> p; //shared_ptr成员变量
public:
shared(shared_ptr<int> p_):p(p_){} //构造函数初始化shared_ptr
void print() //输出shared_ptr的引用计数和指向的值
{ cout << "count:" << p.use_count()
<< "v =" <<*p << endl;
}
};
void print_func(shared_ptr<int> p) //使用shared_ptr作为函数参数
{
//同样输出shared_ptr的引用计数和指向的值
cout << "count:" << p.use_count()
<< " v=" <<*p << endl; }
int main()
{
shared_ptr<int> p(new int(100));
shared s1(p), s2(p); //构造两个自定义类
s1.print();
s2.print();
*p = 20; //修改shared_ptr所指的值
print_func(p);
s1.print();
}
3. 应用于标准容器
有两种方式可以将shared_ptr应用于标准容器(或者容器适配器等其他容器)。
一种用法是将容器作为shared_ptr管理的对象,如shared_ptr<list<T> >,使容器可以被安全地共享,用法与普通shared_ptr没有区别,我们不再讨论。
另一种用法是将shared_ptr作为容器的元素,如vector<shared_ptr<T> >,因为shared_ptr支持拷贝语义和比较操作,符合标准容器对元素的要求,所以可以实现在容器中安全地容纳元素的指针而不是拷贝。
标准容器不能容纳auto_ptr,这是C++标准特别规定的(读者永远也不要有这种想法)。标准容器也不能容纳scoped_ptr,因为scoped_ptr不能拷贝和赋值。标准容器可以容纳原始指针,但这就丧失了容器的许多好处,因为标准容器无法自动管理类型为指针的元素,必须编写额外的大量代码来保证指针最终被正确删除,这通常很麻烦很难实现。
存储shared_ptr的容器与存储原始指针的容器功能几乎一样,但shared_ptr为程序员做了指针的管理工作,可以任意使用shared_ptr而不用担心资源泄漏。
下面的代码示范了将shared_ptr应用于标准容器的用法:
#include <boost/make_shared.hpp>
int main()
{
typedef vector<shared_ptr<int> > vs; //一个持有shared_ptr的标准容器类型
vs v(10); //声明一个拥有10个元素的容器,元素被初始化为空指针
int i = 0;
for (vs::iterator pos = v.begin(); pos != v.end(); ++pos)
{
(*pos) = make_shared<int>(++i); //使用工厂函数赋值
cout << *(*pos) << ", "; //输出值
}
cout << endl;
shared_ptr<int> p = v[9];
*p = 100;
cout << *v[9] << endl;
}
这段代码需要注意的是迭代器和operator[]的用法,因为容器内存储的是shared_ptr,我们必须对迭代器pos使用一次解引用操作符*以获得shared_ptr,然后再对shared_ptr使用解引用操作符*才能操作真正的值。*(*pos)也可以直接写成**pos,但前者更清晰,后者很容易让人迷惑。vector的operator[]用法与迭代器类似,也需要使用*获取真正的值。