外贸网站设计郑州,南京软件外包公司排名,怎样查询网站的建设公司,深圳工程交易服务网目录 一、关于智能指针
1、引入智能指针
2、RAII
二、详述智能指针
auto_ptr
unique_ptr
shared_tr
循环引用
weak_ptr
定制删除器
三、关于内存泄漏 一、关于智能指针
1、引入智能指针
首先引入一个例子#xff1a; 在Test函数中#xff0c;new了两个对象p1p2 在Test函数中new了两个对象p1p2正常来说new的对象对应delete就可以但是有了异常处理的情况如果出现除0错误则会从直接被main函数中的catch所捕获跳过了Test函数中的delete从而造成了内存泄漏的问题 那么为了解决上面的问题C就引入了智能指针
2、RAII
RAII是一种利用对象声明周期来控制程序资源的技术
在对象构造时获取资源接着控制对资源的访问使之在对象的生命周期内始终保持有效最后在 对象析构的时候释放资源
有两个好处
①不需要显式地释放资源
②对象所需的资源在其生命期内始终保持有效
下面是用RAII思想delete资源设计出来的Ptr类 只需在原有例子中改为 就可以完美解决上述的问题
p1p2构造了r1r2如果出现除0错误直接被main函数的catch语句捕获r1r2声明周期结束会自动调用析构函数delete 所以无论正常结束还是抛异常结束r1r2都会调用析构函数释放资源 又因为正常new的对象可以解引用或使用-所以我们所写的Ptr类还需要运算符重载*和- 这样就可以像指针一样去使用 二、详述智能指针
智能指针特点
具有RAII特性
重载operator*和opertaor-具有像指针一样的行为
由于C更新迭代速度太慢了C11的上一版本就是C98中间相隔了13年之久所以就有C委员会的大佬组建了boost社区充当探路者的角色一些新语法会先在boost社区中应用如果效果好就会被C吸收引用
boost首先给出了scoped_ptr、shared_ptr和weak_ptrC11将这三种智能指针都引入了只不过将scoped_ptr改名为了unique_ptr
auto_ptr
C98定义了auto_ptr
auto_ptr在头文件memory中
下面验证一下auto_ptr会自动调用析构函数从而delete资源 可以看出new了一个Test对象会自动调用析构函数 而智能指针比较难处理的地方在于会有浅拷贝的问题 比如p1指向一段空间而p2拷贝p1没有写拷贝构造编译器默认生成的是浅拷贝会导致p2也指向这段空间最后析构时会释放两次资源导致出错
而怎么解决这个问题呢首先排除深拷贝的方法因为我们本身就是要使用浅拷贝深拷贝违背了功能需求
而auto_ptr的解决方案是将p2与p1的资源做交换下面调试观察 先看没有拷贝前p1的地址 拷贝后p2的地址 很明显p2的地址变成了刚刚p1的地址而p1被置空如果使用者不清楚其中的规则这样做可能会导致使用者再次使用p1中的指针时发生空指针问题被拷贝对象出现了悬空问题
所以这里的auto_ptr也是不被大众所接受的一种智能指针
下面是简易的实现一个auto_ptr
templateclass T
class auto_ptr
{
public:auto_ptr(T* ptr nullptr):_ptr(ptr){}//拷贝构造后被拷贝的对象置空auto_ptr(auto_ptrT ap):_ptr(ap._ptr){ap._ptr nullptr;}//赋值 ap1 ap2auto_ptrT operator(auto_ptrT ap){//不是自己赋值自己if (this ! ap){//自己_ptr不为空if (_ptr){delete _ptr;}//ap2的_ptr给ap1ap2置空_ptr ap._ptr;ap._ptr nullptr;}return *this;}~auto_ptr(){if (_ptr){delete _ptr;}}T operator*(){return *_ptr;}T* operator-(){return _ptr;}
private:T* _ptr;
}; unique_ptr
unique_ptr是C11提出的 由于auto_ptr的拷贝有问题所以unique_ptr不允许拷贝也不允许赋值如上图所示
为了不允许拷贝也不允许赋值C98和C11在底层都有各自的解决方案
C98底层只声明不实现并且设为私有为了防止类外实现
C11直接在拷贝和赋值函数后面加上 delete使用了C11delete新增的用法指示编译器不生成对应函数的默认版本称delete修饰的函数为删除函数。
所以unique_ptr也只适用于不进行拷贝的场景也不常用
下面是简易的实现一个unique_ptr其他与auto_ptr类似就是在赋值和拷贝构造那里加了delete
templateclass T
class unique_ptr
{
public:unique_ptr(T* ptr nullptr):_ptr(ptr){}//c98实现方式//拷贝、赋值只声明不实现且设为私有
//private://unique_ptr(unique_ptrT ap);//unique_ptrT operator(unique_ptrT ap);//c11实现方式//拷贝、赋值都加delete防止拷贝unique_ptr(unique_ptrT ap) delete;unique_ptrT operator(unique_ptrT ap) delete;~unique_ptr(){if (_ptr){delete _ptr;}}T operator*(){return *_ptr;}T* operator-(){return _ptr;}
private:T* _ptr;
}; shared_tr
shared_ptr可以进行拷贝也是C11提出的 如上图所示支持拷贝也支持像指针一样使用
要想实现这种方式底层使用了引用计数记录当前几个对象指向这个空间对象释放时--计数只有最后一个析构的对象再释放资源
这种引用计数首先排除的实现方式就是增加一个私有成员int _count这样做无法满足要求原因是每一个对象都有一个_count无法实现共享
还有一个方式是创建一个静态成员static int _count(静态成员需要类内声明类外初始化)这样的实现方式如果是同一种类型的对象可以满足要求但如果不同类型却依然是共享一个_count就会有问题例如 上述情况我们的p1p2p3是一种类型p4是另一种类型满足要求的情况是p1p2p3共享一个_count计数p4有另一个_count计数 因为p1p2p3与p4类型不同但是上述实现方式却会导致p1p2p3p4只有一个_count计数所以会出现问题
所以正确的实现方式是在成员中增加一个int* _pcount每次有新类型对象会调用构造函数在构造函数中new一个新的引用计数完美解决问题
下面是简易实现的shared_ptr的代码
templateclass T
class shared_ptr
{
public://如果有新资源构造时会创建一个新的_pcount赋值为1shared_ptr(T* ptr nullptr):_ptr(ptr),_pcount(new int(1)){}//拷贝shared_ptr(const shared_ptrT sp):_ptr(sp._ptr),_pcount(sp._pcount){(*_pcount);}//赋值 sp2 sp1shared_ptrT operator(const shared_ptrT sp){//判断不是自己赋值自己不能用this ! sp//因为如果前面sp2 sp1这时sp1和sp2是一样的//再赋值sp2 sp1就不能用this ! sp判断出来了if (_ptr ! sp._ptr){//被赋值的对象的计数--为0就提前释放//表示是最后一个对象需要释放资源if (--(*_pcount) 0){delete _ptr;delete _pcount;}//共同管理新资源_ptr sp._ptr;_pcount sp._pcount;(*_pcount);}return *this;}//返回计数个数int use_count(){return *_pcount;}//返回指针_ptr防止weak_ptr构造时私有无法获取T* get() const{return _ptr;}~shared_ptr(){//计数为0则delete _ptr、_pcountif (--(*_pcount) 0){delete _ptr;delete _pcount;}}T operator*(){return *_ptr;}T* operator-(){return _ptr;}
private:T* _ptr;//引用计数int* _pcount;
}; 循环引用
shared_ptr已经可以解决大部分问题了但是还是会有情况无法解决即下面所说的循环引用 上述情况中有两个结点Node分别是n1、n2
n1、n2中都有_next和_prev而n1、n2在构造时也都会一个计数初始值都为1
而下面的n1-_next n2其实是智能指针的赋值因为n1-_next和n2都是智能指针所以n1-_next指向n2时n2的计数会1变为2
接下来的n2-_prev n1同理n1的计数1也变为2
下面的运行结果可以看到计数的情况 可以发现在main函数结束前n1n2的计数都为2
main函数结束后n2先析构n1后析构n1n2计数都--变为1
所以没有执行析构函数(没有打印~Node)
此时变为了下图这样子的情况 左边结点的_next管着右边的结点内存块右边结点的_prev管着左边的结点内存快
此时_next释放右边就释放(delete)_prev释放左边就释放()delete
以左边结点的_next为例_next作为左边结点的成员只有左边结点被delete时调用析构函数_next才会析构从而把右边结点的计数减为0释放右边结点
而左边结点什么时候析构则是由右边结点的_prev决定的而_next作为右边结点的成员只有右边结点被delete时调用析构函数_prev才会析构
形成了循环引用的问题
总结一下循环引用问题
即就是右边结点什么时候delete取决于左边的_next什么时候析构而_next什么时候析构取决于左边结点什么时候delete
左边结点什么时候delete又取决于右边的_prev什么时候析构而右边的_prev什么时候析构取决于右边结点什么时候delete
问题又回来了右边结点什么时候delete取决于左边的_next什么时候析构......循环往复 weak_ptr
而为了解决循环引用问题引入了weak_ptr
但是这里的weak_ptr并不是常规的智能指针它是辅助性智能指针它没有RAII也不支持直接的资源管理
weak_ptr主要用shared_ptr构造用来解决shared_ptr循环引用的问题 红框的部分即用shared_ptr构造weak_ptr
将上述代码改为
当Node中的_next和_prev是weak_ptr时不参与资源的释放管理可以访问和修改资源但是不增加计数所以就不会存在循环引用的问题了
此时观察运行结果 执行完 n1-_next n2;n2-_prev n1;后计数仍为1所以main函数结束后n1n2析构计数--变为0执行了析构函数打印了~Node
weak_ptr的简易模拟代码目的是方便理解
//辅助型智能指针
templateclass T
class weak_ptr
{
public://无参构造weak_ptr():_ptr(nullptr){}//shared_ptr拷贝构造weak_ptr(const shared_ptrT sp):_ptr(sp.get());{}//weak_ptr本身拷贝构造weak_ptr(const weak_ptrT wp):_ptr(wp._ptr);{}//shared_ptr赋值weak_ptrT operator(const shared_ptrT sp){//这里不存在自己给自己赋值的场景所以不需要判断_ptr sp._ptr;return *this;}T operator*(){return *_ptr;}T* operator-(){return _ptr;}
public:T* _ptr;
}; 定制删除器
实际中是有可能出现下面这种情况的 我们普通的shared_ptr的析构函数都是delete但是如果我们new []但是却没有配对delete []少了[]就会出错
我们知道new的底层是mallocdelete的底层是free我们执行new Node[5]相当于malloc 5次构造函数这里的5是从new Node[5]这里的代码中获得的但是delete []却并没有给次数不知道需要执行几次析构函数
所以VS的编译器底层在刚刚new的资源的存储位置头部多开了4个字节用于存储个数用于告诉编译器需要析构几次
但是我们的指针ptr却仍然指向刚刚的位置所以实际所开的空间就如下图所示 所以我们最后执行delete []时free的并不是ptr的位置而是ptr减了4个字节的位置因为我们实际多开辟了四个字节
所以大家就明白了为什么使用delete程序会崩溃因为delete并不会找头部4个字节所存的次数即ptr所指向的位置并不是所开空间的起始位置正确的起始位置应该还要减4个字节所以释放的位置不对而导致程序崩溃而delete []则能够往前找4个字节所以C语法要求我们new []一定要对应使用delete []
如果是shared_ptrint n1(new int[5]);就不会出错因为只有自定义类型才会调用析构函数内置类型不需要调用析构函数因此delete不会出错 所以针对上面的问题引入了定制删除器的概念
shared_ptr支持定制删除器 unique_ptr也支持定制删除器 这两个指针支持的方式是有区别的shared_ptr是在构造函数中支持的可以在构造时传入对象而unique_ptr是给的模版参数传入的是类型
下面先演示shared_ptr的使用方式
下面的Delete和Free即我们自己实现的定制删除器 分别给n1n3传入匿名对象
此时运行结果 free后调用一次析构delete []后调用5次析构
上面这种方式是传入的仿函数的匿名对象
由于shared_ptr传入的是对象所以也可以用我们前面所学的lambda表达式lambda也是对象所以也可以使用
所以main函数中也可以这样使用 下面是unique_ptr的使用即模版的方式使用 需要注意的是这里的DeleteNode后面没有括号因为unique_ptr传入的是类型不需要加括号而刚刚的shared_ptr传入的是对象需要加括号表示匿名对象 而定制删除器我们如果想简易的模拟一下只能用unique_ptr的方式模拟实现
即多一个模版参数D我们这里没办法像库里面一样在构造函数那里实现因为构造函数那里有一个模版参数D析构函数无法获得D并且库里面代码实现的复杂度是远远高于我们自己模拟实现的所以我们只是模拟实现有助于理解
在析构函数中创建匿名对象传入_ptr传入的定制删除器是delete []就delete []是free就free 如果是普通的的delete为了和原来使用方式一样我们可以写一个默认的删除器表示不传就默认是delete 总结几个问题用于复习智能指针章节的知识
为什么需要智能指针
RAII是什么
智能指针的发展历史
auto_ptr、unique_ptr、shared_ptr、weak_ptr区别及其使用场景
模拟实现简易版的智能指针
什么是循环引用如何解决解决的原理 三、关于内存泄漏
内存泄漏的概念
内存泄漏指因为疏忽或错误造成程序未能释放已经不再使用的内存的情况。内存泄漏并不是指内存在物理上的消失而是应用程序分配某段内存后因为设计错误失去了对该段内存的控制即指针丢失了并不是内存丢失因而造成了内存的浪费。
例如我们一开始所举的例子new了一个对象但是抛异常直接被main函数的catch语句捕获导致没有delete造成内存泄漏即 但是进程如果是正常结束的是会释放内存的那这么说的话内存泄漏还有没有危害了呢当然是有的
内存泄漏的危害
①僵尸进程有内存泄漏如果僵尸进程非常多就会造成资源被占用很多
②长期运行的程序出现内存泄漏影响很大如操作系统、后台服务等等出现内存泄漏会导致响应越来越慢最终卡死。 如何避免内存泄漏
1. 工程前期良好的设计规范养成良好的编码规范申请的内存空间记着匹配的去释放。
需要注意的是如果碰上抛异常的情况时就算注意释放了还是可能会出问题。
2. 采用RAII思想或者智能指针来管理资源。
3. 公司内部规范使用内部实现的私有内存管理库自带内存泄漏检测的功能选项。
4. 出问题了使用内存泄漏工具检测。
需要注意的是一般工具不一定能检测出来亦或是收费较贵
