拥抱智能指针，告别内存泄露

心已赠人 2023-05-30 06:17 5阅读 0赞

## 前言 ##

我们都知道，当申请的内存在不用时忘记释放，导致内存泄漏。长期来看，内存泄漏的危害是巨大的，它导致可用内存越来越少，甚至拖慢系统，最终进程可能被OOM（out of memory）机制杀死。

## C与C++中的内存泄漏 ##

在C语言中，我们用malloc申请内存，free释放内存；在C++中，也可以使用它们，不过对于自定义类型，常常会使用new申请，delete来释放。它们都有同样的问题，一旦申请了，但是忘了释放，就会造成内存泄漏，而已经释放了又仍然去访问它，则造成更加直接的严重后果。  
一个简单的例子：

//main.c
    #include<stdio.h>
    #include<stdlib.h>
    int main(void)
    {
        char *p = NULL;
        int i = 0;
        while(1)
        {
            p = malloc(1024);
            snprintf(p,1024,"%6d\n",i);
            i++;
        }
        return 0;
    }

这是一个很明显的内存泄漏的例子，malloc申请内存后，从来没有释放过，编译运行一段时间后，可能被直接被kill。有兴趣也可以通过top命令观察其内存变化。

也就是说，C/C++中自己用的内存，要自己记得还回去。

而即便有的时候，你记得delete了，但是中间出现异常，导致delete没法执行，同样导致内存泄漏，例如：

Test test = new Test();
    /*do some thing*/
    delete test;

如果在执行某些操作的时候抛出异常，就可能导致delete无法执行到，从而导致内存泄漏。

## Java程序员的幸福 ##

Java程序运行在Java虚拟机上，它有一套垃圾回收（GC）机制，它会定期地回收那些不再被使用的内存，可以有效的防止内存泄露（但不能避免，Java中同样存在内存泄漏）。

但是另外一方面，由于垃圾回收并不是立即的，时机也不是确定的，同时回收机制本身可能比较复杂，会占用空间和时间开销，毕竟C/C++注重效率。

## 智能指针 ##

为了既能最大程度的避免内存泄漏又能兼顾效率，C++11标准引入了智能指针shared\_ptr和unique\_ptr。

本文不详细介绍它们的用法，本文旨在通俗地说明它的场景，帮助你理解。

shared\_ptr

通常来说，动态申请了一片内存之后，可能会在多个地方会用到，对于裸指针，你需要自己记住在什么地方释放内存，不能在有别的地方还在使用的时候，你就释放，也不能忘记释放。如果是这样，为什么不在有人用的时候，就增加引用计数，而不用的时候（离开作用域或者生命周期外）就较少引用计数呢，如果引用计数为0，则自动释放内存。

举个通俗的例子，假设一个房间里有自动感应灯光。有人在的时候，灯亮了（申请使用内存），再来一个人，这个灯还是亮着，人数增加，而这两个人走掉的时候，房间空了，感应不到人（引用计数为0）的时候，灯就可以自动灭了（自动释放内存），这样也就最大程度地利用了灯光。

不过它的实现要考虑的因素很多，例如如何原子地增加引用计数。所以它在一定程度上比裸指针开销要大。

unique\_ptr

与shared\_ptr不同，unique\_ptr专属某个对象资源。也就是说，如果某个对象有一个专属管理，它不能被复制，那么当这个专属管理不再使用的时候，就可以自动释放内存了。

同样一个通俗的例子，我们现在在很多洗手间都可以看到自动感应的水龙头，一个水龙头通常只供一个人使用（申请并占用资源），而当这个人离开的时候，水龙头自动关闭（自动释放内存）。

而对于老式的水龙头，一旦忘了关了（好像一般也不会忘），就会一直浪费水。

weak\_ptr

还有一种情况，对于某些对象，如它可能作为缓存。它有的时候，我就用一下，没有的时候就不用，也不负责去管理资源的释放资源，岂不美哉？

## 总结 ##

C++新引入的智能指针在**使用得当**的情况下，可告别内存泄漏。具体用法，我们在后面的文章进行介绍。