聊聊智能指针和所有权的问题

在编程语言中,聊聊对堆对象的智能指针内存管理是一个麻烦又复杂的问题。一不小心就会带来问题,有权比如JS里一直引用一个已经不使用的聊聊对象导致gc无法回收,或者C++里多个变量指向同一块内存导致重复释放。智能指针本文简单探讨一下关于对象所有权的有权问题。

对象的聊聊所有权意味着当我们分配一个对象的时候,谁持有这个对象的智能指针所有权,比如下面代码。有权

Object *obj = new Object(); 

那么obj就持有了对象的聊聊所有权。但是智能指针现实往往比较复杂,比如我们看看下面代码。有权

#include<stdio.h> using namespace std; class Demo {      public:     ~Demo(){          printf("执行析构函数");     }};void test() {      Demo *d = new Demo(); } int main(){     test();    return 0; } 

执行上面的聊聊代码,我们在test函数里分配一个堆对象,智能指针执行完test后我们发现Demo对象的有权析构函数并没有执行,这就造成了内存泄漏。那我们需要怎么做呢?我们需要收到释放对象对应的内存。修改一下test函数的代码。

void test() {      Demo *d = new Demo();     delete d; } 

这时候我们发现就会输出执行析构函数几个字了,说明析构函数被执行,亿华云计算对象的内存也被释放了。手动管理内存不仅麻烦,而且往往容易出错,比如我们往往会忘了释放,尤其是代码逻辑复杂的时候。这时候,我们可以使用智能指针解决这个问题。

#include <iostream> #include<stdio.h> using namespace std; class Demo {      public:     ~Demo(){          printf("执行析构函数");     } }; template<class T> class SmartPoint {      T* point; public:     SmartPoint(T *ptr = nullptr) :point(ptr) { }     ~SmartPoint() {          if (point) {              // 会调用point指向对象的的析构函数             delete point;         }     }     // 使用智能指针就像使用内部包裹的的对象一样     T& operator*() {           return *point;      }     T* operator->() {           return point;      } }; void test() {      SmartPoint<Demo> p(new Demo()); } int main(){     test();    return 0; } 

智能指针的原理比较简单,因为智能指针对象是在栈上面分配的,离开作用域的时候会被自动释放,然后在智能指针的析构函数里释放包裹的内部对象。看起来是很完美的解决方案。但是智能指针也带来了一些问题,那就是在复制或赋值的时候。我们看看代码。网站模板

int main(){     SmartPoint<Demo> p(new Demo());    SmartPoint<Demo> p2 = p;    return 0; } 

执行下面代码会导致core dump,为什么呢?我们来看看这个过程。当执行p2=p的时候会导致p2和p的内部指针point都指向了Demo对象的地址,最后代码执行完毕后,两个智能指针都执行了释放内存的操作,重复释放内存导致了core dump。那如何解决这个问题呢?一种方式是复制一份point指向的内存,但是我们可能不知道这个内存多大,无法复制,另一种方式就是所有权转移。我们继续看代码。

#include <iostream> #include<stdio.h> using namespace std; class Demo {      public:     ~Demo(){          printf("执行析构函数");     } }; template<class T> class SmartPoint {      T* point; public:     SmartPoint(T *ptr = nullptr) :point(ptr) { }     // 实现复制构造函数     SmartPoint(SmartPoint & p) {           // 指向p.point对应的内存         point = p.point;         // p.point置null         p.point = nullptr;     }     ~SmartPoint() {          if (point) {              // 会调用point指向对象的的析构函数             delete point;         }     }     // 使用智能指针就像使用内部包裹的的对象一样     T& operator*() {           return *point;      }     T* operator->() {           return point;      } }; int main(){     SmartPoint<Demo> p(new Demo());    SmartPoint<Demo> p2 = p;    return 0; } 

我们实现了一个复制构造函数,在main里执行p2=p时会被执行,在复制构造函数中,我们实现了所有权转移,这时候p2时Demo对象的持有者,而p指向null,这时候不能再对p进行操作。这时候我们可以在SmartPoint中实现一个isNull函数用于判断智能指针的站群服务器有效性。

bool isNull() {      return point == nullptr;  } 

然后在使用的地方加一下判断。

if (p.isNull()) {      //  } 

这显然很麻烦。我们看看Rust怎么做。

struct Demo(u32); fn main() {      let _box1 = Box::new(Demo(1));     // 所有权转移     let _box2 = _box1;     // 报错     println!("{ }", _box1.0); } 

 编译上面代码会报错,是编译而不是运行,这就是Rust,在编译期就解决了这个问题。Box是智能指针,以上代码和刚才C++中的代码类似,当执行_box2=_box1的时候,堆对象的所有权就转移到了_box2,_box1相当于包裹了一个空指针,而Rust不允许你再访问_box1管理里的内存。

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