unique_ptr 堆和堆栈分配答案

【问题标题】：unique_ptr heap and stack allocationunique_ptr 堆和堆栈分配
【发布时间】：2017-08-12 03:37:14
【问题描述】：

原始指针可以指向分配在堆栈或堆上的对象。

堆分配示例：

// heap allocation
int* rawPtr = new int(100);
std::cout << *rawPtr << std::endl;      // 100

堆栈分配示例：

int i = 100;
int* rawPtr = &i;
std::cout << *rawPtr << std::endl;      // 100

使用 auto_ptr 进行堆分配示例：

int* rawPtr = new int(100);
std::unique_ptr<int> uPtr(rawPtr);
std::cout << *uPtr << std::endl;        // 100

使用 auto_ptr 进行堆栈分配示例：

int i = 100;
int* rawPtr = &i;
std::unique_ptr<int> uPtr(rawPtr);      // runtime error

“智能指针”是否旨在用于指向堆上动态创建的对象？对于 C++11，我们是否应该继续使用原始指针来指向堆栈分配的对象？谢谢。

【问题讨论】：

标签： c++11 pointers smart-pointers heap-memory unique-ptr

【解决方案1】：

智能指针通常用于指向以new 分配并以delete 删除的对象。它们不必以这种方式使用，但如果我们想猜测语言结构的预期用途，这似乎就是意图。

您的代码在最后一个示例中崩溃的原因是“使用delete 删除”部分。当它超出范围时，unique_ptr 将尝试delete 它有一个指针指向的对象。由于它是在堆栈上分配的，因此失败。就像你写的一样，delete rawPtr;

由于通常将智能指针与堆对象一起使用，因此有一个函数可以在堆上分配并一次性转换为智能指针。 std::unique_ptr<int> uPtr = make_unique<int>(100); 将执行第三个示例的前两行的操作。还有一个匹配的make_shared 用于共享指针。

可以对堆栈对象使用智能指针。您所做的是指定智能指针使用的删除器，提供一个不调用delete 的删除器。因为它是一个堆栈变量，不需要做任何事情来删除它，删除器什么也做不了。有人会问，如果智能指针所做的只是调用一个什么都不做的函数，那么它的意义何在？这就是为什么您通常不会看到与堆栈对象一起使用的智能指针。但这里有一个例子显示了一些有用性。

{
    char buf[32];
    auto erase_buf = [](char *p) { memset(p, 0, sizeof(buf)); };
    std::unique_ptr<char, decltype(erase_buf)> passwd(buf, erase_buf);

    get_password(passwd.get());
    check_password(passwd.get());
}
// The deleter will get called since passwd has gone out of scope.
// This will erase the memory in buf so that the password doesn't live
// on the stack any longer than it needs to.  This also works for
// exceptions!  Placing memset() at the end wouldn't catch that.

【讨论】：

【解决方案2】：

运行时错误是由于在从未使用new 分配的内存位置上调用了delete。

如果已经使用dynamic storage duration 创建了对象（通常实现为在“堆”上创建），则“智能指针”将无法正常运行，如运行时错误所示。

“智能指针”是否旨在用于动态指向在堆上创建对象？对于 C++11，我们是否应该继续使用原始指针指向堆栈分配的对象？

至于应该做什么，考虑存储持续时间以及具体是如何创建对象会有所帮助。

如果对象具有自动存储持续时间（堆栈），则避免获取地址并使用引用。所有权不属于指针，引用使所有权更清晰。
如果对象具有动态存储持续时间（堆），则可以使用智能指针，因为它可以管理所有权。

所以对于最后一个例子，下面的会更好（指针拥有 int）：

auto uPtr = std::make_unique<int>(100);

uPtr 将具有自动存储持续时间，并在超出范围时调用析构函数。 int 将具有动态存储持续时间（堆），并将由智能指针 deleteed。

通常可以避免使用new 和delete 并避免使用原始指针。对于make_unique 和make_shared，不需要new。

【讨论】：

【解决方案3】：

“智能指针”是否旨在用于指向堆上动态创建的对象？

它们用于堆分配的对象以防止泄漏。

C++ 的指导方针是使用纯指针来引用单个对象（但不拥有它）。对象的 owner 以值、在容器中或通过智能指针来保存它。

【讨论】：

【解决方案4】：

“智能指针”是否旨在用于指向堆上动态创建的对象？

是的，但这只是默认设置。请注意，std::unique_ptr 有一个 constructor（该页面上没有 (3)/(4)），它接受一个你以某种方式获得的指针，以及一个你提供。在这种情况下，唯一指针不会对堆做任何事情（除非您的删除器这样做）。

对于 C++11，我们是否应该继续使用原始指针来指向堆栈分配的对象？谢谢。

你应该在不“拥有”指针的代码中使用原始指针——不需要关心分配或释放；这与您是指向堆、堆栈还是其他地方无关。

另一个使用它的地方是当您为受保护/私有成员实现一些具有复杂所有权模式的类时。

PS：请忘记std::auto_ptr...假装它从未存在过:-)

【讨论】：