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unique_ptr與shared_ptr都是智慧指標,箱對於原本的raw pointer,智慧指標使用起來更方便,也不用擔心delete的問題。
unique_ptr
unique_ptr的特點是,它保證在一個時間內,只會有一個指標的擁有者,也就是這個指標不能被複製跟移動,當unique_ptr離開它的scope時候,它所擁有的pointer也隨之被delete。這讓你不用擔心memory leak的問題。
原本分配記憶體的方法,假設我們有一個class叫BigBuffer:
BigBuffer* bigBuf = new BigBuffer(bufferSize);
// Use buffer here
delete bigBuf;
用unique_ptr:
auto bigBuf = std::make_unique<BigBuffer>(bufferSize);
// Use buffer here
// bigBuf will be released when exiting scope
我們統一用std::make_unique<>這個template function來建立unique_ptr,角括號<>裡面要帶入你要建立的型別,後面的括號()就是型別的constructor,使用起來跟new是一樣的。
因為std::make_unique<>裡面已經有表明型別了,所以變數就用auto就可以了,不用再寫一次型別。
一旦unique_ptr建立之後,使用起來就跟一般指標沒有兩樣,都是用->來操作:bigBuf->setXXX() or bigBuf->getXXX()。
但是別忘記unique_ptr本身還是一個local variable,所以我們可以用.來操作unique_ptr,例如我們可以用.reset()重新配一個指標:
bigBuf.reset(std::make_unique<BigBuffer>(bufferSizeLarger));
這時候舊指標會自動delete,然後指向新的指標(如果記憶體分配有成功的話),或者指向nullptr(記憶體分配失敗)。
如果單純想要釋放指標,那就單純的呼叫reset()就好。
bigBuf.reset(); // Now I'm nullptr
如果要分配陣列的話:
auto intArray = std::make_unique<int[]>(1024);
使用方式也是一樣的:
intArray[5] = 555;
不過對於陣列的操作現在更建議使用std::array。
如果有什麼特殊原因讓你決定不再讓unique_ptr來幫你管理指標,可以用release()來讓出指標:
auto intArray = std::make_unique<int[]>(1024);
int* intArrayRaw = intArray.release(); // Now I don't care anymore
但是這時候呼叫delete[](或delete)的責任又回到你身上了。所以千萬不要把release()跟reset()搞混了。
unique_ptr不能被複製跟移動,所以下列的寫法都編不過:
auto ptr1 = std::make_unique<int>(5);
std::unique_ptr<int> ptr2(ptr1); // Error
std::unique_ptr<int> ptr2 = ptr1; // Error
在Visual Studio 2017上,錯誤訊息是這樣:error C2280: 'std::unique_ptr<int,std::default_delete<int>>::unique_ptr(const std::unique_ptr<int,std::default_delete<int>> &)': attempting to reference a deleted function。
其實就是unique_ptr的copy constructor跟assignment operator都被標記為delete了。
shared_ptr
建立一個shared_ptr是使用std::make_shared():
auto myBuf = std::make_shared<BigBuffer>(bufferSize);
但是shared_ptr可以被複製與移動,這是跟unique_ptr的差別:
auto myBuf = std::make_shared<BigBuffer>(bufferSize);
std::shared_ptr<BigBuffer> bufCopy = myBuf;
現在bufCopy跟myBuf都指向同一個指標,他們都可以操作這個指標:
myBuf->setZero(startAddr, endAddr);
bufCopy->setOne(startAddr, endAddr);
shared_ptr內部有一個參考記數(reference count)來紀錄它所擁有的指標已經分享給幾個變數了,只要有變數離開了他的scope,參考記數就會減少,反之,要是像上面那樣有人複製的指標,參考記數就會增加,參考記數歸0的時候,指標就會被釋放。
有了shared_ptr我們就不必擔心delete的責任問題:
std::shared_ptr<BigBuffer> getBuffer(int32_t bufferSize) {
return std::make_shared<BigBuffer>(bufferSize);
}
int main() {
auto myBuf = getBuffer(1024); // new(malloc) memory
// use myBuf
return 0;
} // myBuf delete memory here
shared_ptr有一個問題是可以會「循環參考」(cyclic references),也就是share_ptr A指向另一個share_ptr B,然後share_ptr B又指向share_ptr A,這造成參考記數(reference count)不會減少而永遠無法釋出指標。這個是需要注意的。
但是shared_ptr還是讓記憶體的ㄈ