C++스마트 포인터 의 매력 다 아 세 요?
정적 메모리 와 스 택 메모 리 를 제외 하고 모든 프로그램 에 메모리 풀 이 하나 더 있다 는 것 을 알 고 있 습 니 다.이 부분 메모 리 는 자유 공간 이나 더미 라 고 합 니 다.프로그램 은 동적 으로 분 배 된 대상,즉 프로그램 이 실 행 될 때 분 배 된 대상 을 더미 로 저장 합 니 다.동적 대상 이 더 이상 사용 하지 않 을 때 우리 의 코드 는 반드시 명시 적 으로 소각 해 야 합 니 다.
C++에서 동적 메모리 관 리 는 한 쌍 의 연산 자 를 사용 하여 이 루어 집 니 다.new 와 delete,ne:동적 메모리 에서 대상 에 게 공간 을 분배 하고 이 대상 을 가리 키 는 지침 을 되 돌려 줍 니 다.delete 는 동적 으로 독점 하 는 지침 을 가리 키 며 대상 을 없 애고 이와 관련 된 내 저장 소 를 방출 합 니 다.
동적 메모리 관 리 는 항상 두 가지 문제 가 발생 한다.하 나 는 메모리 방출 을 잊 어 버 리 면 메모리 가 새 는 것 이다.하 나 는 메모리 인용 지침 이 있 는 상태 에서 방출 되면 불법 메모 리 를 인용 하 는 지침 이 생 긴 다 는 것 이다.
동적 메모리 사용 을 더욱 쉽 고 안전하게 하기 위해 스마트 포인터 라 는 개념 을 도입 했다.지능 지침 의 행 위 는 일반적인 지침 과 유사 하 며,중요 한 차 이 는 가리 키 는 대상 을 자동 으로 방출 하 는 것 이다.
지능 지침 의 원리
RAII:대상 의 생명 주 기 를 이용 하여 프로그램 자원 을 제어 합 니 다.주로 대상 의 구조 함 수 를 통 해 자원 의 관리 권 을 얻 은 다음 에 분석 함 수 를 통 해 관리 하 는 자원 을 방출 한다.그 원 리 는 자원 을 관리 하 는 책임 을 한 대상 에 게 맡 기 는 것 이다.
//RAII
template<class T>
class SmartPtr
{
public:
//
SmartPtr(T* ptr)
:_ptr(ptr)
{}
//
~SmartPtr()
{
if (_ptr)
delete _ptr;
}
private:
T* _ptr;
};
class A
{
private:
int _a = 10;
};
void test()
{
//
int* ptr = new int[10];
SmartPtr<int> sp(ptr);
// --
SmartPtr<int> sp2(new int);
SmartPtr<A> sp3(new A);
}RAII 사상 실현4.567917.사용 방식 은 포인터 와 같 습 니 다.예 를 들 어*인용 과->조작 을 지원 해 야 합 니 다클래스 에 다음 작업 의 과부하 를 추가 해 야 합 니 다.
T* operator->()
{
return _ptr;
}
T& operator*()
{
return *_ptr;
}
void test()
{
// -- --
SmartPtr<A> sp(new A);
(*sp)._a = 10;
sp->_a = 100;
// --
int* p = new int;
A* pa = new A;
*p = 1;
pa->_a = 10;
//return //
delete p;
delete pa;
}라 이브 러 리 의 지능 지침 은 auto 로 나 뉜 다.ptr、unique_ptr、 share_ptr
그들 은 모두 헤더 파일 을 도입 해 야 사용 할 수 있다.
auto_ptr
auto_ptr 는 결함 이 있 는 스마트 포인터 입 니 다(비활성화)
#include <memory>
using namespace std;
void test()
{
auto_ptr<int> ap(new int);
auto_ptr<int> ap2(new int(2));
*ap = 10;
*ap2 = 20;
}
저희 가 간단하게 시 뮬 레이 션 을 해서 auto 를 실현 하도록 하 겠 습 니 다.ptr,그의 밑바닥 이 어떻게 자원 권 의 이전 을 진행 하 는 지 봅 시다.
// auto_ptr
template<class T>
class Auto_ptr
{
public:
Auto_ptr(T* ptr)
:_ptr(ptr)
{}
~Auto_ptr()
{
if (_ptr)
delete _ptr;
}
T* operator->()
{
return _ptr;
}
T& operator*()
{
return *_ptr;
}
Auto_ptr(Auto_ptr<T>& ap)
:_ptr(ap._ptr)
{
//
ap._ptr = nullptr;
}
Auto_ptr<T>& operator=(Auto_ptr<T>& ap)
{
if (this != &ap)
{
if (_ptr)
delete _ptr;
//
_ptr = ap._ptr;
ap._ptr = nullptr;
}
return *this;
}
private:
T* _ptr;
};unique_ptr 스마트 포인 터 는 복사 방지 로 자원 관리 권한 이전 문 제 를 해결 하 는 것 입 니 다-유 니 크ptr 할당 연산 자 함수 와 복사 구조 함수 삭제 함수 로 설정
void test()
{
unique_ptr<int> up(new int(10));
unique_ptr<int> up2(up);//error
unique_ptr<int> up3(new int(20));
up = up3; //error
}
기본 구현:
template<class T>
class Unique_ptr
{
public:
Unique_ptr(T* ptr)
:_ptr(ptr)
{}
Unique_ptr(const Unique_ptr<T>& up) = delete;
Unique_ptr<T>& operator=(const Unique_ptr<T>& up) = delete;
~Unique_ptr()
{
if (_ptr)
{
delete _ptr;
_ptr = nullptr;
}
}
private:
T* _ptr;
};shared_ptr 는 C++11 에서 새로 제공 한 스마트 포인터 로 자원 관리 권한 이전 문 제 를 해결 할 뿐만 아니 라 신뢰성 있 는 복사 기능 도 제공 합 니 다.
class A
{
public:
int _a = 10;
~A()
{
cout << "~A()" << endl;
}
};
void test()
{
shared_ptr<A> sp(new A);
shared_ptr<A> sp2(new A);
shared_ptr<A> sp3(sp2);//ok
sp3 = sp;//ok
sp->_a = 100;
sp2->_a = 1000;
sp3->_a = 10000;
cout << sp->_a << endl;
cout << sp2->_a << endl;
cout << sp3->_a << endl;
}
우 리 는 신청 한 자원 이 얼마나 많은 자원 을 방출 하 는 지 발견 했다.이때 sp 와 sp3 는 하나의 자원 을 공유 하고 sp3 를 수정 하 는 것 도 sp 를 수정 하 는 것 과 같다.그래서 결국 10000 원 을 인쇄 합 니 다.그러면 하나의 자원 을 공 유 했 는데 어떻게 자원 을 한 번 만 방출 하 는 것 을 실현 합 니까?인용 계수
우 리 는 shared 를 통 해ptr 가 제공 하 는 인터페이스
#include <memory>현재 몇 개의 스마트 포인터 가 같은 자원 을 관리 하고 있 는 지 확인 합 니 다.
void test()
{
shared_ptr<A> sp(new A);
cout << sp.use_count() << endl;//1
shared_ptr<A> sp2(sp);
cout << sp.use_count() << endl;//2
cout << sp2.use_count() << endl;//2
shared_ptr<A> sp3(new A);
cout << sp.use_count() << endl;//2
cout << sp2.use_count() << endl;//2
cout << sp3.use_count() << endl;//1
sp3 = sp;
sp3 = sp2;
cout << sp.use_count() << endl;//2
cout << sp2.use_count() << endl;//2
cout << sp3.use_count() << endl;//2
}
도해:
이 를 실현 할 때 우 리 는 하나의 자원 이 하나의 카운터 에 만 대응 하 는 것 을 확보 해 야 한다.모든 스마트 포인터 가 각자 의 카운터 가 있 는 것 이 아니 라.그래서 우 리 는 자원 과 계산 기 를 연결 할 수 있 습 니 다.이때 같은 자원 을 가리 키 는 스마트 포인터 이 고 방문 하 는 것 도 모두 같은 카운터 입 니 다.
구성원 변수:구성원 변 수 는 두 개의 변수 가 있어 야 합 니 다.각각 자원 포인터 의 변수ptr 와 계수기 변수countPtr,그들 은 모두 포인터 형식의 변수 입 니 다.
복사 구조 함수:복사 구조 함수 에서 현재 대상 의 지침 을 복사 할 대상 의 자원 을 가리 키 고 계수 기 를 복사 해 야 합 니 다.마지막 으로 계수 기 를++해 야 합 니 다.
할당 연산 자 재 업로드:우 리 는 두 대상 이 같은 지 판단 할 수 없 으 며,두 대상 의 자원 이 다 르 면 할당 이 필요 합 니 다.할당 에서 현재 대상 의 계수 기 를 C 로 만 들 고 0 이면 현재 대상 의 자원 이 현재 대상 에 의 해 만 관리 되 는 것 임 을 나타 내 며 자원 을 방출 해 야 합 니 다.그리고 현재 대상 포인 터 를 복사 할 대상 의 자원 으로 변경 하고 계수 기 를 복사 합 니 다.마지막 으로 카운터 에+작업 을 해 야 합 니 다.
분석 함수:현재 대상 의 자원 을 판단 하 는 카운터 입 니 다.먼저 C 작업 을 하고 카운터 가 0 인지 아 닌 지 를 판단 합 니 다.0 이 어야 자원 을 방출 하고 0 이 아니면 아무것도 하지 않 습 니 다.
template<class T>
class Shared_ptr
{
public:
Shared_ptr(T* ptr)
:_ptr(ptr)
, _countPtr(new size_t(1))// 1
{}
Shared_ptr(const Shared_ptr<T>& sp)
:_ptr(sp._ptr)
, _countPtr(sp._countPtr)
{
//
++(*_countPtr);
}
Shared_ptr<T> operator=(const Shared_ptr<T>& sp)
{
if (_ptr != sp._ptr)
{
//
// 0，
if (--(*_countPtr) == 0)
{
delete _ptr;
delete _countPtr;
}
_ptr = sp._ptr;
_countPtr = sp._countPtr;
++(*_countPtr);
}
return *this;
}
~Shared_ptr()
{
//
if (--(*_countPtr) == 0)
{
delete _ptr;
delete _countPtr;
_ptr = nullptr;
_countPtr = nullptr;
}
}
T& operator*()
{
return *_ptr;
}
T* operator->()
{
return _ptr;
}
private:
T* _ptr;
size_t* _countPtr;//
};코드 를 살 펴 보 겠 습 니 다.안전 하 다 면 마지막 분석 함 수 는 한 번 만 호출 되 어야 합 니 다.
void fun(const Shared_ptr<A>& sp, int n)
{
for (int i = 0; i < n; ++i)
Shared_ptr<A> copy(sp);// copy
}
void test()
{
Shared_ptr<A> sp(new A);
int n = 100000;
thread t1(fun, ref(sp), n);
thread t2(fun, ref(sp), n);
t1.join();
t2.join();
}
실행 결과 2:석조 함 수 를 두 번 호출 하면 자원 이 두 번 방출 된다 는 것 을 설명 합 니 다.
우 리 는 클래스 에서 계수기 의 값 을 가 져 오 는 인 터 페 이 스 를 제공 할 수 있다.
size_t getCount()
{
return *_countPtr;
}
그래서 우 리 는 계산 기 를 수정 하 는 곳 에서 잠 금 보 호 를 할 수 있다.이 자 물 쇠 는 전역 변수의 자물쇠 가 될 수 없고 자원 간 에 영향 을 받 을 수 없습니다.그렇지 않 으 면 한 자원 이 자 물 쇠 를 추가 하여 수정 할 때 다른 자원 이 영향 을 받 을 수 있 습 니 다.이 때 코드 의 집행 효율 에 영향 을 줄 수 있 습 니 다.모든 카운터 에 별도의 자 물 쇠 를 제공 해 야 한다.
여기+작업 과 C 작업 을 모두 봉인 합 니 다.
template<class T>
class Shared_ptr
{
public:
Shared_ptr(T* ptr)
:_ptr(ptr)
, _countPtr(new size_t(1))// 1
, _mtx(new mutex)
{}
Shared_ptr(const Shared_ptr<T>& sp)
:_ptr(sp._ptr)
, _countPtr(sp._countPtr)
,_mtx(sp._mtx)
{
//
//++(*_countPtr);
addCount();
}
Shared_ptr<T> operator=(const Shared_ptr<T>& sp)
{
if (_ptr != sp._ptr)
{
//
// 0，
//if (--(*_countPtr) == 0)
if (subCount() == 0)
{
delete _ptr;
delete _countPtr;
delete _mtx;
}
_ptr = sp._ptr;
_countPtr = sp._countPtr;
addCount();
}
return *this;
}
~Shared_ptr()
{
//
if (subCount() == 0)
{
delete _ptr;
delete _countPtr;
delete _mtx;
_ptr = nullptr;
_countPtr = nullptr;
_mtx = nullptr;
}
}
T& operator*()
{
return *_ptr;
}
T* operator->()
{
return _ptr;
}
size_t getCount()
{
return *_countPtr;
}
size_t addCount()
{
_mtx->lock();
++(*_countPtr);
_mtx->unlock();
return *_countPtr;
}
size_t subCount()
{
_mtx->lock();
--(*_countPtr);
_mtx->unlock();
return *_countPtr;
}
private:
T* _ptr;
size_t* _countPtr;//
mutex* _mtx;
};
반복 참조 문제
shared_ptr 에 도 작은 문제 가 존재 합 니 다.즉,순환 참조 문제 입 니 다.
다음 코드 부터 살 펴 보 겠 습 니 다.
struct ListNode
{
shared_ptr<ListNode> _next;
shared_ptr<ListNode> _prev;
int _data;
~ListNode()
{
cout << "~ListNode()" << endl;
}
};
void test()
{
shared_ptr<ListNode> n1(new ListNode);
shared_ptr<ListNode> n2(new ListNode);
cout << n1.use_count() << endl;
cout << n2.use_count() << endl;
n1->_next = n2;
n2->_prev = n1;
cout << n1.use_count() << endl;
cout << n2.use_count() << endl;
}
도해:
C++11 에서 이 문 제 를 해결 하기 위해 새로운 스마트 포인터 waek 를 도입 하 였 습 니 다.ptr,이 지침 을 약 한 지침 이 라 고 합 니 다.값 을 부여 하거나 복사 할 때 계수 기 는++를 하지 않 습 니 다.구 조 를 분석 할 때 도 진정한 자원 의 방출 을 하지 않 는 다.waek_ptr 는 단독으로 사용 할 수 없습니다.그 가장 큰 역할 은 shared 를 해결 하 는 것 입 니 다.ptr 순환 참조 문제.
struct ListNode
{
weak_ptr<ListNode> _next;
weak_ptr<ListNode> _prev;
int _data;
~ListNode()
{
cout << "~ListNode()" << endl;
}
};
void test()
{
shared_ptr<ListNode> n1(new ListNode);
shared_ptr<ListNode> n2(new ListNode);
cout << n1.use_count() << endl;
cout << n2.use_count() << endl;
n1->_next = n2;
n2->_prev = n1;
cout << n1.use_count() << endl;
cout << n2.use_count() << endl;
}
우리 스스로 이 루 는 sharedptr 에서 저 희 는 자원 을 방출 할 때 delete 로 만 방출 합 니 다.저희 가 공간 을 신청 하 는 방식 에서 new 로 만 공간 을 신청 하 는 것 이 아니 라 malloc 로 신청 할 수도 있 습 니 다.이때 free 로 풀 어야 합 니 다.그래서 우 리 는 스마트 포인터 에 삭제 기 를 추가 해 야 한다.
void test()
{
Shared_ptr<A> sp(new A[100]);//
}
template<class T>
struct DeleteDel
{
void operator()(T* ptr)
{
delete ptr;
}
};
template<class T>
struct FreeDel
{
void operator()(T* ptr)
{
free(ptr);
}
};
template<class T>
struct DeleteArrDel
{
void operator()(T* ptr)
{
delete[] ptr;
}
};
template<class T, class Del = DeleteDel<T>>
class Shared_ptr
{
public:
Shared_ptr(T* ptr)
:_ptr(ptr)
, _countPtr(new size_t(1))// 1
, _mtx(new mutex)
{}
Shared_ptr(const Shared_ptr<T>& sp)
:_ptr(sp._ptr)
, _countPtr(sp._countPtr)
,_mtx(sp._mtx)
{
//
//++(*_countPtr);
addCount();
}
Shared_ptr<T> operator=(const Shared_ptr<T>& sp)
{
if (_ptr != sp._ptr)
{
//
// 0，
//if (--(*_countPtr) == 0)
if (subCount() == 0)
{
//delete _ptr;
//
_del(_ptr);
delete _countPtr;
delete _mtx;
}
_ptr = sp._ptr;
_countPtr = sp._countPtr;
addCount();
}
return *this;
}
~Shared_ptr()
{
//
if (subCount() == 0)
{
//delete _ptr;
//
_del(_ptr);
delete _countPtr;
delete _mtx;
_ptr = nullptr;
_countPtr = nullptr;
_mtx = nullptr;
}
}
T& operator*()
{
return *_ptr;
}
T* operator->()
{
return _ptr;
}
size_t getCount()
{
return *_countPtr;
}
size_t addCount()
{
_mtx->lock();
++(*_countPtr);
_mtx->unlock();
return *_countPtr;
}
size_t subCount()
{
_mtx->lock();
--(*_countPtr);
_mtx->unlock();
return *_countPtr;
}
private:
T* _ptr;
size_t* _countPtr;//
mutex* _mtx;
Del _del;
};
이상 은 C++한 편의 글 에서 스마트 포인터 의 매력 에 대한 상세 한 내용 을 알 수 있 습 니 다.C+스마트 포인터 에 관 한 자 료 는 저희 의 다른 관련 글 을 주목 하 세 요!
이 내용에 흥미가 있습니까?
현재 기사가 여러분의 문제를 해결하지 못하는 경우 AI 엔진은 머신러닝 분석(스마트 모델이 방금 만들어져 부정확한 경우가 있을 수 있음)을 통해 가장 유사한 기사를 추천합니다:
Visual Studio에서 파일 폴더 구분 (포함 경로 설정)Visual Studio에서 c, cpp, h, hpp 파일을 폴더로 나누고 싶었습니까? 어쩌면 대부분의 사람들이 있다고 생각합니다. 처음에 파일이 만들어지는 장소는 프로젝트 파일 등과 같은 장소에 있기 때문에 파일...
텍스트를 자유롭게 공유하거나 복사할 수 있습니다.하지만 이 문서의 URL은 참조 URL로 남겨 두십시오.
CC BY-SA 2.5, CC BY-SA 3.0 및 CC BY-SA 4.0에 따라 라이센스가 부여됩니다.
좋은 웹페이지 즐겨찾기
