为什么要使用智能指针？答案

【问题标题】：Why use smartpointers?为什么要使用智能指针？
【发布时间】：2013-06-12 09:50:46
【问题描述】：

什么时候特别适合使用智能指针，如果不鼓励使用 C++ 中的指针，为什么还要使用智能指针？举个例子：

class Object {  }

smart_pointer < Object > pInstance;
//wherein I can use the very simple way
Object instance;

【问题讨论】：

“不鼓励使用 C++ 中的指针”。那么，如果你不能使用指针，多态性将如何工作？需要指针，智能指针使指针的使用更安全/更容易/更好。
仅在必要时使用指针。当你这样做时，尝试使用智能指针而不是原始指针。
附加代码示例时，至少附加一个有效代码。
不幸的是，静态分配的对象虽然是首选和默认方式，但在所有情况下都不够用，例如难以定义对象生命周期的情况（不直接绑定到函数调用或另一个对象的生命周期)，或者当需要动态多态性时。在这些情况下，动态内存分配通常是解决问题的最佳方法，并且通过智能指针变得更加简单和安全。
投反对票表示您的问题可能有问题；他们绝不是个人的，也不是为了让你气馁。您可能需要查看常见问题解答和关于页面，以确保您的问题没有问题。

标签： c++ smart-pointers

【解决方案1】：

当您需要维护对象的所有权时，智能指针非常有用。使用它们将确保适当的销毁。当指针被视为引用时，使用智能指针有时会更糟（例如，在性能方面）。

指针是 C++ 的重要组成部分，但在 C++11 中引入了移动语义（这基本上使 unique_ptr 成为可能），使用它们变得更容易了。这就是为什么在现代代码中您应该始终使用std::unique_ptr 或std::shared_ptr（如果可用）。

编辑：你问了一个例子，指针可能有益于使用。我能想到的最常见的问题是某个系统的可选组件。该组件将使用大量内存，因此您不想总是分配它，也不想控制它的分配（因此它本身不能处于“空”状态，即不可为空）。 Boost.Optional 和 C++14-ish std::optional 分配 T 的 POD-ish 大小的内存，所以它们不会这样做。使用指针，您可以选择分配该内存：

class Outer { 
    std::unique_ptr<BigInner> optionalComponent;
public:
    void initializeOptionalComponent() { 
        optionalComponent = new BigInner();
    }
    void useOptionalComponent() {
        if (!optionalComponent)
            // handle the error
        // operate
    } 
};

这将解决问题，但会引入明显的另一个问题： optionalComponent 可以为空，这要求所有使用它的函数始终检查有效状态。如果它是一个普通的按值成员，它将（或至少应该）始终处于有效状态。因此，如果您不需要指针，根本不要使用它，使用vector<MyClass> 和普通成员。

无论如何，在这种情况下使用智能指针可以让您保持零规则；您不必编写析构函数、复制构造函数或赋值运算符，并且该类将安全运行。

【讨论】：

你能给我一个例子，我应该用智能指针包装对象吗？就像我上面的例子一样。

【解决方案2】：

快速回答：智能指针对（特别）有用

强制执行RAII
管理指针所有权

执行 RAII

指针带来的一个问题并导致程序崩溃（在很多方面，一些明显的，一些扭曲的）是你对它们下面的内存负责。这意味着当你动态分配内存时（通过new），你对这块内存负责，一定不要忘记调用delete。这意味着它会发生，更糟糕的是，即使你没有忘记，删除语句也永远不会到达。考虑这段代码：

void function(){
    MyClass* var = new MyClass;

    //Do something

    delete var;
}

现在，如果这个函数在到达delete语句之前抛出异常，指针将不会被删除...内存泄漏！

RAII 是一种避免这种情况的方法：

void function(){
    std::shared_ptr<MyClass> var(new MyClass);

    //Do something

    //No need to delete anything
}

指针被一个对象持有，并在其析构函数中被删除。与前面的代码不同的是，如果函数抛出异常，会调用共享指针的析构函数，从而删除指针，避免内存泄漏。

RAII 利用了这样一个事实，即当局部变量超出范围时，它的 dtor 会被调用。

管理指针所有权

注意我在前面的例子中使用了哪个智能指针。 std::shared_ptr 是一个智能指针，在您传递指针时很有用。如果您的代码的许多部分需要指向同一对象的指针，那么决定应该在哪里删除它可能会很棘手。您可能想在某处删除指针，但如果您的代码的另一部分正在使用它怎么办？它会导致访问已删除的指针，这是不可取的！ std::shared_ptr 有助于防止这种情况。当您传递一个 shared_ptr 时，它会跟踪有多少部分代码引用了它。当不再有对该指针的任何引用时，该指针将删除内存。换句话说当没有人再使用指针时，它会被安全删除。

还有其他类型的智能指针可以解决其他问题，例如std::unique_ptr，它提供的指针是其下方指针的唯一所有者。

注意 - 关于多态性的小解释

您需要指针来使用多态性。如果你有一个抽象类MyAbstract（也就是说，它至少有一个虚拟类，比如doVirtual()），它就不能被实例化。以下代码：

MyAbstract var;

不会编译，你会从你的编译器中得到类似Can't instantiate abstract class 的东西。

但这是合法的（ImplA 和 ImplB 都从 MyAbstract 公开继承：

MyAbstract* varA = new ImplA;
MyAbstract* varB = new ImplB;

varA->doVirtual(); //Will call ImplA implementation
varB->doVirtual(); //Will call ImplB implementation

delete varA;
delete varB;

【讨论】：