一. 智能指针介绍

1.为什么需要智能指针

在C++中，动态内存的管理是用一对运算符完成的：new和delete，分别用来申请动态内存和释放。动态内存管理经常会出现两种问题：一种是忘记释放内存，会造成内存泄漏；一种是尚有指针引用内存的情况下就释放了它，就会产生引用非法内存的指针。而为了更好的管理动态内存，不出现上面两种问题，C++引入了智能指针的概念。

2.什么是智能指针

智能指针，名字听起来很容易让人以为它是指针，实则不然。它其实是披着指针外壳的类，它可以看作RAII技术的一种应用。RAII全称是“Resource Acquisition is Initialization”，直译过来是“资源获取即初始化”，也就是说在构造函数中申请分配资源，在析构函数中释放资源。因为C++的语言机制保证了，当一个对象创建的时候，自动调用构造函数，当对象超出作用域的时候会自动调用析构函数。所以，在RAII的指导下，我们应该使用类来管理资源，将资源和对象的生命周期绑定。

二. 智能指针的用法

智能指针比较有代表性的主要有两个，分别是shared_pre和unique_ptr。从名字就能看出，前者可以共享，允许多个智能指针指向同一个对象，相应的就提出了引用技术的概念；后者则是霸道地独占所指对象。

1.shared_ptr类

①初始化 关于初始化不得不提的一点是，不可以用普通的指针来初始化一个智能指针，这一规则其他智能指针类也是通用的 默认初始化

shared_ptr<string> p1; //shared_ptr,可以指向string shared_ptr<vector<int>> p2; //shared_ptr，可以指向int类型的向量 share_ptr<int> p3(new int (5)) //直接指向动态生成的对象

使用make_shared函数进行初始化

//需要注意的是，两边的类型必须一致 shared_ptr<int> p3 = make_shared<int>(42); //P3指向一个值为42的int shared_ptr<int> p3 = make_shared<int>(); //指向一个int，值默认为0

②拷贝和赋值 当进行拷贝和赋值时，每个shared_ptr都会记录有多少个“同类”和自己指向相同的对象，因为每个shared_ptr的对象内部都含有一个关联计数器，通常也叫引用计数。每当出现拷贝一个shared_ptr的情况，计算器都会递增。例如，用一个shared_ptr去初始化另一个shared_ptr，或者将它作为参数传递给一个函数以及作为函数的返回值时，它所关联的计数器就会递增。看到上面的三种情况，如果对类的复制构造函数比较了解的话很容易发现，这正是调用复制构造函数的三种情况。（还没看代码，盲猜一波引用计数就是利用复制构造函数里的自增实现的） 上面将的都是引用计数增加的情况，那么减少呢？ 当我们给一个shared_ptr赋予新值或者shared_ptr被销毁（例如一个局部的shared_ptr离开其作用域）时，计算器就会递减。特殊地，当我们将指针设为null时，其引用计数也会减1

shared_ptr<int> p1=make_shared<int>(42); //初始化引用计数为1 shared_ptr<int> p2=p1; //好像也能叫初始化，反正计数变成2 shared_ptr<int> p3=make_shared<int>(20);//p3的引用计数为1 p2=p3; //由于P2“变心”跟p3跑了，此时p1对应的引用计数减小，变成1； //而p3对应的引用计数增加，变成2。 //此处可以很容易发现应用计数就是指向同一对对象的shared_ptr个数

③自动销毁所指对象 当引用计数减小到0时，自动销毁所指向的对象，直接上例子

//Date是一个时间类，通过fun函数返回一个智能指针，用来管理动态生成的对象 shared_ptr<Date>fun(int time){ return make_shared<Date>(time); }

由于fun函数返回的是一个shared_ptr，下面将验证一些智能指针在什么情况下会将对象进行释放。

void use_fun(int time) { shared_ptr<Date> p=fun(time); }

由于P是ues_fun函数的局部变量，在函数结束后该智能指针就会被销毁，而函数内执行的语句生成了一个Date类的对象，本来是交由智能指针P来管理的，而且只有这一个指针指向了它，因此，在P被销毁的同时，P指向的这个刚刚动态生成的对象也会被销毁。

shared_ptr<Date> use_fun(int time) { shared_ptr<Date> p=fun(time); return P; }

如果改成上面这种形式，由于函数返回了一个智能指针，导致其引用计数增加1，离开函数后其引用计数还是1，因此虽然P被销毁了，但是那个动态生成的对象还是，将会有新的指针对其进行引用（函数返回值肯定会被赋予到调用函数的某个值上去）。

2.unique_ptr类

关于unique_ptr,简单谈一下和shared_ptr的区别 由于它没有类似make_shared的函数，而且unique_ptr对其所指对象是独占的，自然不能用一个unique_ptr来初始化另一个unique_ptr.所以要初始化一个unique_ptr,主要有三种方式：采用默认初始化；直接将其绑定到一个new返回的指针上；使用release函数实现控制权转移，下面是实例:

unique_ptr<double> p1; //可以指向一个double的unique_ptr unique_ptr<int> p2(new int(42)); //p2指向一个值为42的int auto p3=p2.release(); //将p2对int的控制权转移给p3，p2置为空 p2.release() //错误使用，p2被置为空，其所指对象仍然存在且将无法管理

3.weak_ptr

weak_ptr,顾名思义，它的属性比较弱，是一种不控制所指对象生存周期的之智能指针。当一个weak_ptr绑定到shared_ptr所指向的对象时，不会改变shared_ptr的引用计数，一旦shared_ptr的引用计数减小到0，对象就会被销毁，完全忽略weak_ptr的存在。weak_ptr不能直接访问其所指对象（前面提到weak_ptr的对象可能已经销毁），必须调用lock函数。如果对象存在，lock函数会返回一个指向对象的shared_ptr,只要shared_ptr还存在，就说明对象还存在

auto p =make_shared<int>(42); weak_ptr<int>wp(p); //用shared_ptr初始化weak_ptr ... ... if(shared_ptr<int> np =wp.lock(){ //np不为空则说明wp所指的对象还存在 ... //在if中，np与p共享对象 ... }

三. 智能指针的实现