一、提要

boost::shared_ptr是另一個(gè)智能指針，與 boost::scoped_ptr有很大不同，本文闡述這種區(qū)別。

二、智能指針boost::shared_ptr與boost::scoped_ptr

主要區(qū)別在于：

• boost::shared_ptr 不一定是對(duì)象的獨(dú)占所有者。
• 所有權(quán)可以與 boost::shared_ptr 類型的其他智能指針共享。在這種情況下，共享對(duì)象不會(huì)被釋放，直到引用該對(duì)象的共享指針的最后一個(gè)副本被銷毀。
• 因?yàn)?boost::shared_ptr 可以共享所有權(quán)，所以可以復(fù)制智能指針，而這對(duì)于 boost::scoped_ptr 是不可能的。

boost::shared_ptr定義在boost/shared_ptr.hpp.

三、智能指針 boost::shared_ptr用法

示例1

基本調(diào)用boost::shared_ptr

示例 1

#include <boost/shared_ptr.hpp>
#include <iostream>
int main()
{
  boost::shared_ptr<int> p1{new int{1}};
  std::cout << *p1 << '\n';
  boost::shared_ptr<int> p2{p1};
  p1.reset(new int{2});
  std::cout << *p1.get() << '\n';
  p1.reset();
  std::cout << std::boolalpha << static_cast<bool>(p2) << '\n';
}

示例 1 使用了 boost::shared_ptr 類型的兩個(gè)智能指針 p1 和 p2。 p2 用 p1 初始化，這意味著兩個(gè)智能指針共享同一個(gè) int 對(duì)象的所有權(quán)。當(dāng)在 p1 上調(diào)用 reset() 時(shí)，一個(gè)新的 int 對(duì)象被錨定在 p1 中。這并不意味著現(xiàn)有的 int 對(duì)象被銷毀。由于它也錨定在 p2 中，因此它繼續(xù)存在。在調(diào)用 reset() 之后，p1 是編號(hào)為 2 的 int 對(duì)象的唯一所有者，而 p2 是編號(hào)為 1 的 int 對(duì)象的唯一所有者。

boost::shared_ptr 在內(nèi)部使用引用計(jì)數(shù)器。只有當(dāng) boost::shared_ptr 檢測(cè)到智能指針的最后一個(gè)副本已被銷毀時(shí)，才會(huì)使用 delete 釋放包含的對(duì)象。

與 boost::scoped_ptr 一樣，boost::shared_ptr 重載 operator bool()、operator*() 和 operator->()。成員函數(shù) get() 和 reset() 用于檢索當(dāng)前存儲(chǔ)的地址或存儲(chǔ)新地址。

作為第二個(gè)參數(shù)，可以將刪除器傳遞給 boost::shared_ptr 的構(gòu)造函數(shù)。刪除器必須是一個(gè)函數(shù)或函數(shù)對(duì)象，它接受實(shí)例化時(shí)使用的 boost::shared_ptr 類型的指針作為其唯一參數(shù)。在析構(gòu)函數(shù)中調(diào)用刪除器而不是刪除。這使得管理 boost::shared_ptr 中動(dòng)態(tài)分配的對(duì)象以外的資源成為可能。

示例2

boost::shared_ptr用戶自定義刪除

示例 2

#include <boost/shared_ptr.hpp>
#include <Windows.h>
int main()
{
  boost::shared_ptr<void> handle(OpenProcess(PROCESS_SET_INFORMATION, FALSE,
    GetCurrentProcessId()), CloseHandle);
}

在示例2 boost::shared_ptr 被實(shí)例化為 void。傳遞給構(gòu)造函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)是 OpenProcess() 的返回值。 OpenProcess() 是一個(gè)用于獲取進(jìn)程句柄的 Windows 函數(shù)。在示例中，OpenProcess() 返回當(dāng)前進(jìn)程的句柄 - 示例本身。

Windows 使用句柄來引用資源。一旦不再使用資源，必須使用 CloseHandle() 關(guān)閉句柄。 CloseHandle() 期望的唯一參數(shù)是要關(guān)閉的句柄。在示例中，CloseHandle() 作為第二個(gè)參數(shù)傳遞給 boost::shared_ptr 的構(gòu)造函數(shù)。 CloseHandle() 是句柄的刪除器。當(dāng)在 main() 結(jié)束時(shí)銷毀句柄時(shí)，析構(gòu)函數(shù)調(diào)用 CloseHandle() 以關(guān)閉作為第一個(gè)參數(shù)傳遞給構(gòu)造函數(shù)的句柄。

示例2 之所以有效，是因?yàn)?Windows 句柄被定義為 void*。如果 OpenProcess() 沒有返回 void* 類型的值，并且如果 CloseHandle() 沒有預(yù)期 void* 類型的參數(shù)，則無法在此示例中使用 boost::shared_ptr。刪除器不會(huì)使 boost::shared_ptr 成為管理任意資源的靈丹妙藥。

示例3

用boost::make_shared

#include <boost/make_shared.hpp>
#include <typeinfo>
#include <iostream>
int main()
{
  auto p1 = boost::make_shared<int>(1);
  std::cout << typeid(p1).name() << '\n';
  auto p2 = boost::make_shared<int[]>(10);
  std::cout << typeid(p2).name() << '\n';
}

Boost.SmartPointers 在 boost/make_shared.hpp 中提供了一個(gè)輔助函數(shù) boost::make_shared()。使用 boost::make_shared()，您可以創(chuàng)建 boost::shared_ptr 類型的智能指針，而無需自己調(diào)用 boost::shared_ptr 的構(gòu)造函數(shù)。

boost::make_shared() 的優(yōu)點(diǎn)是必須動(dòng)態(tài)分配的對(duì)象內(nèi)存和智能指針內(nèi)部使用的引用計(jì)數(shù)器的內(nèi)存可以保留在一個(gè)塊中。使用 boost::make_shared() 比調(diào)用 new 來創(chuàng)建動(dòng)態(tài)分配的對(duì)象并在 boost::shared_ptr 的構(gòu)造函數(shù)中再次調(diào)用 new 來為引用計(jì)數(shù)器分配內(nèi)存更有效。

您也可以對(duì)數(shù)組使用 boost::make_shared()。在示例 1.5 中第二次調(diào)用 boost::make_shared() 時(shí)，一個(gè)具有十個(gè)元素的 int 數(shù)組被錨定在 p2 中。

boost::shared_ptr 自 Boost 1.53.0 起僅支持?jǐn)?shù)組。 boost::shared_array 提供了一個(gè)類似于 boost::shared_ptr 的智能指針，就像 boost::scoped_array 類似于 boost::scoped_ptr 一樣。當(dāng)使用 Visual C++ 2013 和 Boost 1.53.0 或更高版本構(gòu)建時(shí)，示例 1.5 為 p2 打印 class boost::shared_ptr<int [0]>。

從 Boost 1.53.0 開始，boost::shared_ptr 支持單個(gè)對(duì)象和數(shù)組，并檢測(cè)是否必須使用 delete 或 delete[] 釋放資源。因?yàn)?boost::shared_ptr 還重載了 operator[]（自 Boost 1.53.0 起），所以這個(gè)智能指針是 boost::shared_array 的替代方案。

示例4

用boost::shared_array

Example 4 .Using

#include <boost/shared_array.hpp>
#include <iostream>
int main()
{
  boost::shared_array<int> p1{new int[1]};
  {
    boost::shared_array<int> p2{p1};
    p2[0] = 1;
  }
  std::cout << p1[0] << '\n';
}

boost::shared_array 補(bǔ)充 boost::shared_ptr：由于 boost::shared_array 在析構(gòu)函數(shù)中調(diào)用 delete[]，所以這個(gè)智能指針可以用于數(shù)組。對(duì)于早于 Boost 1.53.0 的版本，boost::shared_array 必須用于數(shù)組，因?yàn)?boost::shared_ptr 不支持?jǐn)?shù)組。

boost::shared_array 在 boost/shared_array.hpp 中定義。

在示例4 中，智能指針 p1 和 p2 共享動(dòng)態(tài)分配的 int 數(shù)組的所有權(quán)。當(dāng)使用 operator[] 訪問 p2 中的數(shù)組以存儲(chǔ)數(shù)字 1 時(shí)，使用 p1 訪問相同的數(shù)組。因此，該示例將 1 寫入標(biāo)準(zhǔn)輸出。

與 boost::shared_ptr 一樣，boost::shared_array 使用引用計(jì)數(shù)器。當(dāng) p2 被銷毀時(shí)，動(dòng)態(tài)分配的數(shù)組不會(huì)被釋放，因?yàn)?p1 仍然包含對(duì)該數(shù)組的引用。只有當(dāng) p1 的作用域結(jié)束時(shí)，該數(shù)組才會(huì)在 main() 結(jié)束時(shí)被銷毀。

boost::shared_array 還提供了成員函數(shù) get() 和 reset()。此外，它使運(yùn)算符 operator bool 過載。

示例5

用boost::shared_ptr和BOOST_SP_USE_QUICK_ALLOCATOR

Example5.boost::shared_ptr和BOOST_SP_USE_QUICK_ALLOCATOR

#define BOOST_SP_USE_QUICK_ALLOCATOR
#include <boost/shared_ptr.hpp>
#include <iostream>
#include <ctime>
int main()
{
  boost::shared_ptr<int> p;
  std::time_t then = std::time(nullptr);
  for (int i = 0; i < 1000000; ++i)
    p.reset(new int{i});
  std::time_t now = std::time(nullptr);
  std::cout << now - then << '\n';
}

選擇像 boost::shared_ptr 這樣的智能指針而不是標(biāo)準(zhǔn)庫中的智能指針是有意義的。 Boost.SmartPointers 支持宏來優(yōu)化智能指針的行為。示例 5 使用宏 BOOST_SP_USE_QUICK_ALLOCATOR 來激活 Boost.SmartPointers 附帶的分配器。此分配器管理內(nèi)存塊以減少對(duì)引用計(jì)數(shù)器的 new 和 delete 調(diào)用次數(shù)。該示例調(diào)用 std::time() 來測(cè)量循環(huán)前后的時(shí)間。雖然執(zhí)行循環(huán)所需的時(shí)間取決于計(jì)算機(jī)，但使用BOOST_SP_USE_QUICK_ALLOCATOR 的示例可能會(huì)比不使用時(shí)運(yùn)行得更快。 Boost.SmartPointers 的文檔沒有提到 BOOST_SP_USE_QUICK_ALLOCATOR。因此，您應(yīng)該分析您的程序并比較使用和不使用 BOOST_SP_USE_QUICK_ALLOCATOR 獲得的結(jié)果。

Chapter1.Boost.SmartPointers - Shared Ownership (theboostcpplibraries.com)