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智能指针
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智能指针

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指针
智能指针能够自动判别指针是否离开其生命周期，自动回收资源，防止资源泄露。
智能指针有四种：unique_ptr ，shared_ptr ， weak_prt 和 auto_ptr （已废弃）

unique_ptr

void UseRawPointer() {
    // Using a raw pointer -- not recommended.
    Song* pSong = new Song(L"Nothing on You", L"Bruno Mars"); 
    // Use pSong...
    // Don't forget to delete!
    delete pSong;   
}

void UseSmartPointer(){
    // Declare a smart pointer on stack and pass it the raw pointer.
    unique_ptr<Song> song2(new Song(L"Nothing on You", L"Bruno Mars"));
    // Use song2...
    wstring s = song2->duration_;
    //...
} // song2 is deleted automatically here.
unique_ptr 智能指针，再离开其作用域的时候，释放对应的资源
std::unique_ptr<int> ptr1(new int); // 创建一个指向 int 的 unique_ptr
// std::unique_ptr<int> ptr2 = ptr1; // 错误！不能复制 unique_ptr
std::unique_ptr<int> ptr3 = std::move(ptr1); // 通过移动语义转移所有权
unique_ptr 智能指针变量不能拷贝给其他指针智能变量，类似 Rust 的所有权原则

shared_ptr

std::shared_ptr<int> ptr1 = std::make_shared<int>(42); // 创建一个指向 int 的 shared_ptr
std::shared_ptr<int> ptr2 = ptr1; // 共享所有权
shared_ptr 是另一种智能指针，没有不能拷贝的限制，因此，它有一个计数器，其大小也是两个指针，一个指向变量地址，一个指向计数器地址。
shared_ptr 有循环计数的问题：
int main() {
  std::shared_ptr<A> a = std::make_shared<A>();
  std::shared_ptr<B> b = std::make_shared<B>();

  // 形成循环引用
  a->bPtr = b;
  b->aPtr = a;

  return 0;
}
在上面这种情况中，出现了指针指向自己的问题（如果环更大，就更难发现），导致对应地址的内存永远不会被释放。

weak_ptr

可以把 shared_ptr 拷贝给 weak_ptr 对象，但不参与计数器计数：
std::shared_ptr<int> sharedPtr = std::make_shared<int>(42);
std::weak_ptr<int> weakPtr = sharedPtr;
然后通过 lock() 方法再从 weak_ptr 中获取 shared_ptr：
#include <memory>
#include <iostream>

int main() {
    std::shared_ptr<int> sharedPtr = std::make_shared<int>(42);
    std::weak_ptr<int> weakPtr = sharedPtr; // 创建一个指向 int 的 weak_ptr

    { // 开一个作用域，sharedPtr2 只在该作用域中使用
        std::shared_ptr<int> sharedPtr2 = weakPtr.lock(); // 通过 lock() 获取 shared_ptr
        if (sharedPtr2) {
            // 使用 sharedPtr2，但不会增加引用计数
            std::cout << "Value: " << *sharedPtr2 << std::endl;
        } else {
            std::cout << "Resource has been released." << std::endl;
        }
    }

    // sharedPtr2 超出作用域后，weakPtr 仍然有效，但引用计数未增加

    return 0;
}
如果原 shared_ptr 已经释放，那么返回的是空指针，否则可以获得原指针。weak_ptr 解决了使用 shared_ptr 出现的循环引用问题。

auto_ptr

⚠️
自C++11起，auto_ptr已被废弃（deprecated），推荐使用更安全和更灵活的std::unique_ptr代替。
auto_ptr的主要特点是，当它的所有权转移（通过赋值或传递）时，会自动删除原对象，从而避免了手动释放资源的问题。然而，auto_ptr存在以下主要问题，导致它的使用不推荐：
  1. 不支持数组：auto_ptr不支持管理动态分配的数组。尝试将数组对象传递给auto_ptr可能导致未定义行为。
  1. 不支持多态：auto_ptr的析构函数会调用delete操作符来释放对象，而不是delete[]。如果尝试使用auto_ptr管理一个基类指针指向一个派生类对象时，会导致不正确的内存释放。
  1. 拷贝语义问题：auto_ptr的拷贝语义是转移所有权，即当一个auto_ptr对象被复制时，原对象的所有权会转移到新对象，导致原对象为空（空指针）。这会导致潜在的资源释放问题，例如两个指针同时管理同一个对象时，会导致对象被重复删除。
 
参考资料：