C/C++编程：对象生存期和资源管理（为什么要引入智能指针）

ゝ一纸荒年。 2022-11-15 05:56 135阅读 0赞

与托管语言不同C++ ，没有自动垃圾回收。 这是在程序运行时释放堆内存和其他资源的内部过程。 C++程序负责将所有获取的资源返回到操作系统。 未能释放未使用的资源称为 “泄漏”。 在进程退出之前，泄漏的资源对其他程序不可用。 具体而言，内存泄漏是 C 样式编程中出现 bug 的一个常见原因。

**新式C++通过在堆栈上声明对象，尽可能避免使用堆内存。 如果资源对于堆栈而言太大，则它应归对象所有**， 初始化对象时，它将获取其拥有的资源。然后，该对象负责在其析构函数中释放资源。所属对象本身在堆栈上声明。对象拥有的资源的原则也称为”资源采集初始化“或者RAII

当资源拥有的堆栈对象超出范围时，将自动调用其析构函数。也就是说，C++中的垃圾回收与对象生存期密切相关，并且是确定性的。资源始终在程序中的已知点释放，即可以对其进行控制。

下面演示一个`w`的简单对象。 它在函数作用域的堆栈上声明，并在函数块的末尾自动被销毁

class widget{
        
    private:
          gadget g; //生存期自动绑定到封闭对象
    public:
          void draw();
    };
    
    
    void functionUsingWidget(){
        
        widget w;   //生存期自动绑定到封闭范围
                    //构造w，包括w.g成员
        
        w.draw();
    }  // w和w.g自动销毁和解除分配

w 拥有内存资源，因此必须在其析构函数中包含代码以删除内存。

class widget
    {
        
    private:
        int* data;
    public:
        widget(const int size) {
         data = new int[size]; } // acquire
        ~widget() {
         delete[] data; } // release
        void do_something() {
        }
    };
    
    void functionUsingWidget() {
        
        widget w(1000000);   //生存期自动绑定到封闭范围
                             //构造w，包括w.g成员
        w.do_something();
    
    } //自动调用构造函数，销毁释放w和w.data

自 c + + 11 起，有一种更好的方法来编写前面的示例：使用标准库中的智能指针。智能指针处理其拥有的内存分配和删除操作。使用智能指针，无需在`widget`类中使用显式析构函数

#include <memory>
    class widget
    {
        
    private:
        std::unique_ptr<int> data;
    public:
        widget(const int size) {
         data = std::make_unique<int>(size); }
        void do_something() {
        }
    };
    
    void functionUsingWidget() {
        
        widget w(1000000);    //生存期自动绑定到封闭范围
                              //构造w，包括w.g成员
        // ...
        w.do_something();
        // ...
    }// w和w.g自动销毁和解除分配

通过使用智能指针进行内存分配，可以消除内存泄漏的可能性。 此模型适用于其他资源，例如文件句柄或套接字。 你可以在类中以类似的方式管理自己的资源。