12.1 动态内存和智能指针(2)

直接管理内存

  使用new动态分配和初始化对象
  在自由空间分配的内存是无名的,因此new无法为其分配的对象命名,而是返回一个指向该对象的指针:

int *pi=new int;  //pi是指向一个动态分配的、未初始化的无名对象

  默认情况下,动态分配的对象是默认初始化的,这意味着内置类型或组合类型的对象的值是未定义的,而类类型对象将用默认构造函数进行初始化:

string *ps=new string;  //初始化为空string
int *pi = new int;  //pi指向一个未初始化的int

  我们可以使用直接初始化方式来初始化一个动态分配的对象。我们可以使用传统的构造方式,在新标准下,也可以使用列表初始化:

int *pi=new int(1024);    //pi指向的对象的值为1024
string *ps=new string(10,'9');  //*ps为“9999999999”
//vector有10个元素,值依次从0到9
vector<int> *pv=new vector<int>{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};

  也可以对动态分配的对象进行值初始化,只需在类型名之后跟一对空括号即可:

string *ps1=new string;  //默认初始化为空string
string *ps=new string();  //值初始化为空string
int *pi1=new int;  //默认初始化为;*pi1的值未定义
int *pi2=new int();  //值初始化为0;*pi2为0

  如果我们提供一个括号包围的初始化器,就可以使用auto从此初始化器来推断我们想要分配的对象的类型。只有当括号仅有单一初始化器时才可以使用auto:

auto p1=new auto(obj);  //p指向一个与obj类型相同的对象
                                       //该对象用obj进行初始化
auto p2=new auto(a,b,c);  //错误:括号中只能有单个初始化器

  动态分配的cosnt对象
  用new分配const对象是合法的:

//分配并初始化一个const int
const int*pci=new const int(1024)
//分配并默认初始化一个const的空string
const string *pcs=new const string;

  内存耗尽
  一旦一个程序用光了它所有可用的内存,new表达式就会失败。默认情况下,如果new不能分配所要求的内存空间,它会抛出一个类型为bad_alloc的异常。我们可以改变使用new的方式来阻止它抛出异常:

//如果分配失败,new返回一个空指针
int *p1=new int;  //如果分配失败,new抛出std::bad_alloc
int *p2=new(nothrow) int;  //如果分配失败,new返回一个空指针

  我们称这种形式的new为定位new,定位new表达式允许我们向new传递额外的参数。

  释放动态内存
  我们通过delete表达式来将动态内存归还给系统。delete表达式接受一个指针。指向我们想要释放的对象:

delete p;  //p必须指向一个动态分配的对象或是一个空指针

  指针值和delete
  释放一块非new分配的内存,或者是将相同的指针值释放多次,其行为是未定义的,虽然一个const对象的值不能被改变,但它本身是可以被销毁的。如同任何其他动态对象一样,想要释放一个const动态对象,只要delete指向它的指针即可。

  动态对象的生存期直到被释放为止
  与智能指针不同,对于一个由内置指针管理的动态对象,直到被显式释放之前它都是存在的。

  delete之后重置指针值······
  在delete之后,指针就变成了人们所说的空悬指针,即指向一块曾经保存数据对象但现在已经无效的内存的指针。如果我们需要保留指针,可以在delete之后将nullptr赋予指针,这样清楚地指出指针不指向任何对象。

  ······这只是提供了有限保护
  动态内存的一个基本问题是可能有多个指针指向相同的内存。在delete内存之后重置指针的方法只对这个指针有效,对其他任何仍指向(已释放的)内存的指针是没有作用的。

shared_ptr和new的结合使用

  我们可以用new返回的指针来初始化智能指针:

shared_ptr<double> p1;  //shared_ptr可以指向一个double
shared_ptr<int> p2(new int(42));  //p2指向一个值为42的int

  接受指针参数的智能指针构造函数是explicit的,因此,我们不能将一个内置指针隐式转换为一个智能指针。

shared_ptr<int> p1=new int(1024);  //错误:必须使用直接初始化形式
shared_ptr<int> p2(new int(1024));  //正确:使用了直接初始化形式

  默认情况下,一个用来初始化智能指针的普通指针必须指向动态内存,因为智能指针默认使用delete释放它所关联的对象,我们可以将智能指针绑定到一个指向其他类型的资源的指针上,但是为了这样做,必须提供自己的操作来替代delete。

  不要混合使用普通指针和智能指针
  shared_ptr可以协调对象的折构,但这仅限于其自身的拷贝之间,这也是为什么我们推荐使用make_shared_ptr而不是new的原因。这样,我们就能在分配对象的同时将shared_ptr与之绑定,从而避免了无意中将同一块内存绑定到多个独立创建的shared_ptr上。
  当将一个shared_ptr绑定到一个普通指针时,我们就将内存的管理责任交给了shared_ptr。一旦这样做了,我们就不应该再使用内置指针来访问shared_ptr所指向的内存了。

  ······也不要使用get初始化另一个智能指针或为智能指针赋值
  智能指针类型定义了一个名为get的函数,它返回一个内置指针,指向智能指针管理的对象。使用get返回的指针的代码不能delete此指针,虽然编译器不会给出错误信息,但将另一个只能指针也绑定到get返回的指针上是错误的:

shared_ptr<int> p(new int(42));  //引用计数为1
int *q=p.get();  //正确:但使用q时要注意,不要让它管理的指针被释放
{  //新程序块
 //未定义;两个独立的shared_ptr指向相同的内存
shared_ptr<int>(q);
}  //程序块结束,q被销毁,它指向的内存被释放了
int foo=*p;  //未定义:p指向的内存已经被释放了

  其他shared_ptr操作
  shared_ptr还定义了其他一些操作,比如我们可以用reset来将一个新的指针赋予一个shared_ptr:

p=new int(1024);  //错误:不能将一个指针赋予shared_ptr
p.reset(new int(1024));  //正确:p指向一个新对象

智能指针和异常

  异常处理程序能在异常发生后令程序流程继续,这种程序需要确保在异常发生后资源能被正确地释放。一个简单的确保资源被释放的方法是使用智能指针。

void f()
{
    shared_ptr<int> sp(new int(42));  //分配一个新对象
    //这段代码抛出一个异常,且在f中未被捕获
}  //在函数结束时shared_ptr自动释放内存

  使用我们自己的释放操作
  我们可以定义一个函数来代替delete,这个删除器函数必须能够完成度ishared_ptr中保存的指针进行释放的操作。

  智能指针可以提供对动态分配的内存安全而又方便的管理,但这建立在正确使用的前提下。为了争取使用智能指针,我们必须坚持一些基本规范:
  1、不使用相同的内置指针值初始化(或reset)多个智能指针
  2、不delete get()返回的指针
  3、不使用get()初始化或reset另一个智能指针
  4、如果你使用get()返回的指针,记住当最后一个对应的智能指针销毁后,你的指针就变为无效了。
  5、如果你使用智能指针管理的资源不是new分配的内容,记住传递给它一个删除器。

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