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shared_ptr

高工
2018-03-08 22:40:00     打赏

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
  1. shared_ptr<int> sp(new int(10));                //一个指向整数的shared_ptr    

  2. assert(sp.unique());                            //现在shared_ptr是指针的唯一持有者     

  3. shared_ptr<int> sp2 = sp;                       //第二个shared_ptr,拷贝构造函数     

  4. 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    

  5. *sp2 = 100;                                     //使用解引用操作符修改被指对象    

  6. assert(*sp == 100);                             //另一个shared_ptr也同时被修改     

  7. sp.reset();                                     //停止shared_ptr的使用    

  8. assert(!sp);                                    //sp不再持有任何指针(空指针)  

 


示例二:

[cpp] view plaincopy
  1. class shared                                    //一个拥有shared_ptr的类    

  2. {    

  3. private:        

  4.     shared_ptr<int> p;                          //shared_ptr成员变量    

  5. public:        

  6.     shared(shared_ptr<int> p_):p(p_){}          //构造函数初始化shared_ptr        

  7.     void print()                                //输出shared_ptr的引用计数和指向的值        

  8.     {          cout << "count:" << p.use_count()                

  9.     << "v =" <<*p << endl;        

  10.     }    

  11. };    

  12. void print_func(shared_ptr<int> p)                //使用shared_ptr作为函数参数    

  13. {         

  14.     //同样输出shared_ptr的引用计数和指向的值        

  15.     cout << "count:" << p.use_count()            

  16.         << " v=" <<*p << endl;  }    

  17. int main()    

  18. {        

  19.     shared_ptr<int> p(new int(100));        

  20.     shared s1(p), s2(p);                        //构造两个自定义类         

  21.     s1.print();        

  22.     s2.print();         

  23.     *p = 20;                                    //修改shared_ptr所指的值        

  24.     print_func(p);        

  25.     s1.print();    

  26. }   


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:


[cpp] view plaincopy
  1. #include <boost/make_shared.hpp>   

  2. int main()    

  3. {        

  4.     typedef vector<shared_ptr<int> > vs;    //一个持有shared_ptr的标准容器类型        

  5.     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         

  6.     int i = 0;        

  7.     for (vs::iterator pos = v.begin(); pos != v.end(); ++pos)        

  8.     {            

  9.         (*pos) = make_shared<int>(++i);     //使用工厂函数赋值            

  10.         cout << *(*pos) << ", ";            //输出值        

  11.     }        

  12.     cout << endl;         

  13.     shared_ptr<int> p = v[9];        

  14.     *p = 100;        

  15.     cout << *v[9] << endl;    

  16. }   

 


 

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。




专家
2018-03-09 09:10:53     打赏
2楼

谢谢楼主分享。


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