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引言

程序使用三种不同的内存

静态内存：static成员以及任何定义在函数之外的变量栈内存：一般局部变量堆内存（自由空间）：动态分配的对象

静态内存和栈内存中的变量由编译器产生和销毁，动态分配的对象在我们不再使用它时要由程序员显式地销毁

一、介绍

动态分配内存

new():为对象分配空间，并返回指向该对象的指针
delete:销毁对象，并释放与之相关的内存

使用智能指针：定义在头文件memory中

shared_ptr：允许多个指针指向同一个对象
unique_ptr：“独占”所使用的对象
weak_ptr：伴随类，弱引用，指向shared_ptr所管理的对象

和容器一样，只能指针也是一种模板，需要给它传入一个参数来指定类型

二、shared_ptr类

声明shared_ptr:

shared_ptr<string> p1;	   //shared_ptr，可以指向string
shared_ptr<list<int>> p2;  //shared_ptr，可以指向list<int>

使用方式与普通指针一致，解引用返回它所指向的对象，在条件表达式中检查是否为空

//若p1不为空且指向一个空string
if(p1 && p1->empty()){
    *p1 = "hi";   //对p1重新赋值
}

make_shared函数

make_shared<typename>(arguments)

在动态内存中分配并初始化一个对象

返回指向此对象的shared_ptr指针

//指向一个值为42的int的shared_ptr
shared_ptr<int> p1 = make_shared<int>(42);
//指向一个值为"999"的string的shared_ptr
shared_ptr<string> p2 = make_shared<string>(3, '9');
//指向一个值为0的int的shared_ptr
shared_ptr<int> p3 = make_shared<int>();

没有传入参数时，进行值初始化

auto p4 = make_shared<string>(); //p4指向空string

shared_ptr的拷贝和引用

每个share_ptr都有一个关联的计数器

当拷贝shared_ptr时，计数器会递增

当shared_ptr被赋予新值或者shared_ptr被销毁（如一个局部的shared_ptr离开其作用域），计数器会递减

当一个shared_ptr的计数器==0时，内存会被释放

auto r = make_shared<int>(42);
r = q; //给r赋值，使它指向另一个地址
	   //递增q指向的对象的引用计数
	   //递减r指向的对象的引用计数
       //如果计数器为0，自动释放

shared_ptr自动销毁所管理的对象…

和其他类一样，shared_ptr类型也有析构函数

shared_ptr的析构函数会

递减指针所指向的对象的引用计数
当对象的引用计数为0时，销毁对象并释放内存…shared_ptr还会自动释放相关联对象的内存

举例：

//factory返回一个share_ptr,指向一个动态分配的对象
shared_ptr<Foo> factory(T arg){
    //对arg的操作
    return make_shared<Foo>(arg);
}

void ues_factory(T arg){
    shared_ptr<Foo> p = factory(arg);
    //使用p
}
//p离开了作用域，由于引用计数由1减到0，对象被销毁，内存释放

如果有其他引用计数也指向该对象，则对象内存不会被释放掉

//factory和上述一致
//ues_factory返回shared_ptr的拷贝
void use_factory(T arg){
    shared_ptr<Foo> p = factory(arg);
    //使用p
    return p; //返回p的拷贝，此时递增了计数器，引用数为2
}//p离开作用域，对象计数器引用2-1=1，对象内存没有释放

return shared_ptr时，如果不是返回引用类型，则会进行拷贝，shared_ptr的计数器+1后-1，最终shared的计数器不变

由于在最后一个shared _ptr销毁前内存都不会释放，保证shared_ptr在无用之后不再保留就非常重要了。如果你忘记了销毁程序不再需要的shared_ptr，程序仍会正确执行，但会浪费内存。

share_ptr 在无用之后仍然保留的一种可能情况是，你将shared _ptr存放在一个容器中，随后重排了容器，从而不再需要某些元素。在这种情况下，你应该确保用erase删除那些不再需要的shared_ptr元素。

如果你将shared ptr存放于一个容器中,而后不再需要全部元素，而只使用其中一部分,要记得用erase删除不再需要的那些元素。

使用动态生存期的资源的类

程序使用动态内存的三种原因

程序不知道自己需要使用多少对象
不知道所需对象的准确类型
需要在多个对象间共享数据

容器类常出于第一种原因使用动态内存，在15章会看见出于第二种原因的例子，本节讨论第三种原因

先考虑这么一种情况：

我们要定义一个Blob类，当该类型的对象拷贝时，对象共享底层数据。

如b2 = b1时，b2,b1共享底层数据，对b2的操作也会印象到b1，且销毁b2时，b1的仍指向原数据

Blob<string> b1; //空Blob
{
    //新作用域
    Blob<string> b2 = {"a","an","the"};
    b1 = b2; //b1和b2共享数据
}//b2离开作用域，被销毁了，但b2的数据不能被销毁
//b1指向b2的原数据

应用举例：Blob类

定义Blob类

最终，我们希望将Blob定义为一个模板类，但现在我们先将其定义为StrBlob，即底层数据是vector<string>的Blob

class StrBlob{
public:
    //拷贝控制
    StrBlob();//默认构造函数
    StrBlob(initializer_list<string> il); //列表初始化
    StrBlob(const StrBlob& strb);
    //查询
    int size() const {return data->size();}
    bool empty() const {return data->empty();}
    //添加和删除元素
    void push_back(const string &t) {data->push_back(t);}
    void pop_back() {data->pop_back();}
    //访问元素
    string& front();
    string& back();
private:
    shared_ptr<vector<string>> data;
    //如果data[i]不合法，抛出异常
    void check(int i, const string &msg) const;
};

StrBlob的构造函数

StrBlob::StrBlob() : data(make_shared<vector<string>>())
        {cout<<"in StrBlob dafault"<<endl;};
StrBlob::StrBlob(initializer_list<string> il) :
    data(make_shared<vector<string>>(il))
    {cout<<"in StrBlob initializer_list"<<endl;}

元素访问成员函数

在访问时必须保证容器非空，定义check函数进行检查

void StrBlob::check(int i, const string& msg) const{
    if(i >= data->size())
        throw out_of_range(msg);
}

元素访问成员函数：

string& StrBlob::front(){
    //如果vector为空，check会抛出一个异常
    check(0, "front on empty StrBlob");
    return data->front();
}
string& StrBlob::back(){
    check(0, "back on empty StrBlob");
    return data->back();
}

StrBlob的拷贝、赋值和销毁

StrBlob使用默认的拷贝、赋值和析构函数对此类型的对象进行操作

当我们对StrBlob对象进行拷贝、赋值和销毁时，它的shared_ptr成员也会默认地进行拷贝、赋值和销毁

//由于data是private的
//在StrBlob中设置一个接口look_data
//look_data返回data的引用
class StrBlob{
public:
    //...
    shared_ptr<vector<string>>& look_data()
    {return data;} //返回引用，避免对象拷贝
private:
    //其余部分都不变
};

测试程序：

//测试程序
int main(){
    StrBlob b1;
    {//新作用域
        StrBlob b2 = {"first element","second element"};
        cout<<"before assignment : "
            <<b2.look_data().use_count()<<endl;
        b1 = b2;
        cout<<"after assignment  : "
            <<b2.look_data().use_count()<<endl;
    }//b2被销毁，计数器递减
    //b1仍指向b2的原数据
    cout<<b1.front()<<endl;
    //打印此时b1的计数器
    cout<<"b2 has been dstoryed : "
        <<b1.look_data().use_count()<<endl;
    return 0;
}

输出结果：

如果look_data用值返回，而不是引用返回，那么会存在拷贝【见6.2.2节笔记】，所有计数器的值会+1

三、直接管理内存

使用new分配内存

new分配动态内存
delete销毁动态内存

new和delete与智能指针不同，类对象的拷贝、赋值和销毁操作都不会默认地对动态分配的对象进行管理，无论是对象的创建还是销毁，都需要程序员显式地操作，在大型的应用场景中会十分复杂。

在熟悉C++拷贝控制之前，尽量只使用智能指针，而不是本节的方法管理动态内存

使用new动态分配和初始化对象

new type_name：返回一个指向该对象的指针

//pi指向一个动态分配，默认初始化的无名对象
int *pi = new int;
/)
{
	connection c = connect(&d);//打开链接
	unique_ptr<connection, decltype(end_connection)*>
		p(&c, end_connection);
	//使用链接
	//当f退出时（即使是由于异常而退出）
	//connection会调用end_connection正常退出
}

注意decltype(end_connection)返回一个函数类型，而函数类型不能作为参数，函数指针可以

所以要加上*表示函数指针
p(&c, end_connection)中，类似于数组名表示指针一样，函数名实际上就表示函数指针

所以也可写作p(&c, &end_connection)，但没必要。【前一个&表示引用传递，后一个&表示取址得到指针】