C++ Day14-其他语法 C 智能指针

1. C++ 中传统指针存在什么问题？

①需要手动管理内存
②容易发生内存泄漏（忘记释放、出现异常等）
③释放后产生野指针

2. 为了解决传统指针的痛点，引入了什么指针？只能指针的格式怎么样？智能指针指向堆对象还是栈对象？

引入了智能指针（Smart Pointer）：auto_ptr(有缺陷，不能用于数组，已废弃)、shared_ptr、unique_ptr
智能指针指向堆对象
如果使用指针指针指向栈对象，因为栈对象本身出了作用于就会被释放，智能指针会导致再次释放，会有 double free 问题

int main() {
 try {
     // 智能指针 p 指向了 堆空间的person对象(千万不要用智能指针指向栈空间对象，栈空间)
     shared_ptr<Person> p(new Person());
     p->run();
     throw "异常了";
 } catch (...) {
     cout << "异常了" << endl;
 }
 // 即使抛出异常，`~Person() ` 还是得到即使释放
 return 0;
}

3. 如何实现一个简单的自定义智能指针？

template <typename T>
class SmartPtr {
 T *m_obj;
public:
 SmartPtr(T *data): m_obj(data) {}
 
 ~SmartPtr() {
     if (m_obj == nullptr) return;
     delete m_obj;
 }
 // 重载运算符 -> 才能正常调用 m_obj 的方法
 T * operator->() {
     return m_obj;
 }
};


using namespace std;

int main() {
 cout << 1 << endl;
 {
     SmartPtr<Person> sp = SmartPtr<Person>(new Person());
     sp->run();
 }
 cout << 3 << endl;
 return 0;
}

4. shared_ptr 对比 auto_ptr 有什么优点？

多个 shared_ptr 可以指向同一个对象，当最后一个 shared_ptr 在作用域内结束时，对象才会被自动释放
可以通过一个已存在的智能指针初始化一个新的智能指针
shared_ptr 和 OC 里面的普通指针简直一模一样

5. 简述 shared_ptr 的原理

一个 shared_ptr 会对一个对象产生强引用（Strong reference）
每个对象都有个与之对应的强引用计数，记录着当前对象被多少个 shared_ptr 强引用在着，可以通过 shared_ptr 的 use_count 函数获得强引用计数
当有一个新的 shared_ptr 指向对象的时候，对象的强引用计数就会 +1
当有一个 shared_ptr 销毁时（比如作用域结束），对象的强引用计数就会 -1
当一个对象的强引用计数为 0 时（没有任何 share_ptr 指向对象时），对象就会自动销毁（析构函数调用）

int main() {
 shared_ptr<Person> p1;
 {
     shared_ptr<Person> p2 = shared_ptr<Person>(new Person());
     cout << p2.use_count() << endl; // 1
     p1 = p2;
     cout << p1.use_count() << endl; // 2
     shared_ptr<Person> p3 = p2;
     cout << p1.use_count() << endl; // 3
 }
 cout << p1.use_count() << endl; // 1
 return 0;
}

6. 下面代码，运行会出问题吗？

int main() {
 Person *p = new Person();
 
 {
     shared_ptr<Person> p1(p);
 }
 
 {
     shared_ptr<Person> p2(p);
 }
 
 return 0;
}

会出现多次释放 p 的情况，会崩溃

7. 智能指针如何出现循环引用？怎么解决？

weak_ptr 会对一个对象产生弱引用
weak_ptr 可以解决 shared_ptr 的循环引用问题

8. unique_ptr（没啥用）

保证只有一个智能指针指向对象

9. 下面代码打印什么？

#include <iostream>
using namespace std;

class Person;

class Car {
public:
   int m_age;
   shared_ptr<Person> m_owner;
   
   Car() {
       cout << "Car 无参数构造函数被调用" << endl;
   };
   
   Car(const Car &c) {
       cout << "Car 拷贝构造函数被调用了" << endl;
   }
   
   void run() {
       cout << "Car run" << endl;
   }
   
   ~Car() {
       cout << "~Car 析构函数被调用" << endl;
   }
   
};

class Person {
public:
   int m_height;
   shared_ptr<Car> m_car;
   
   Person() {
       cout << "Person 无参数构造函数被调用" << endl;
   };
   
   Person(const Person &c) {
       cout << "Person 拷贝构造函数被调用了" << endl;
   }
   
   void run() {
       cout << "Person run" << endl;
   }
   
   ~Person() {
       cout << "~Person 析构函数被调用" << endl;
   }
};

int main() {
   cout << "main 1" << endl;
   
   shared_ptr<Car> c1(new Car());
   shared_ptr<Person> p2(new Person());
   
   cout << c1->m_owner<< endl;
   
   cout << "main 2" << endl;
   return 3;
}

打印如下

main 1
Car 无参数构造函数被调用
Person 无参数构造函数被调用
0x0
main 2
~Person 析构函数被调用
~Car 析构函数被调用
Program ended with exit code: 3

10. 下面代码打印什么？

#include <iostream>
using namespace std;

class Person;

class Car {
public:
   int m_age;
   shared_ptr<Person> m_owner;
   
   Car() {
       cout << "Car 无参数构造函数被调用" << endl;
   };
   
   Car(const Car &c) {
       cout << "Car 拷贝构造函数被调用了" << endl;
   }
   
   void run() {
       cout << "Car run" << endl;
   }
   
   ~Car() {
       cout << "~Car 析构函数被调用" << endl;
   }
   
};

class Person {
public:
   int m_height;
   shared_ptr<Car> m_car;
   
   Person() {
       cout << "Person 无参数构造函数被调用" << endl;
   };
   
   Person(const Person &c) {
       cout << "Person 拷贝构造函数被调用了" << endl;
   }
   
   void run() {
       cout << "Person run" << endl;
   }
   
   ~Person() {
       cout << "~Person 析构函数被调用" << endl;
   }
};

int main() {
   cout << "main 1" << endl;
   
   shared_ptr<Car> c1(new Car());
   shared_ptr<Person> p2(new Person());
   
   cout << c1->m_owner<< endl;
   
   c1->m_owner = p2;
   p2->m_car = c1;
   
   cout << "main 2" << endl;
   return 3;
}

打印如下，有内存泄漏问题

main 1
Car 无参数构造函数被调用
Person 无参数构造函数被调用
0x0
main 2
Program ended with exit code: 3