Smart Pointer

boost 提供的智能指针包括scoped_ptr,scoped_array,shared_ptr,shared_array,weak_ptr, intrusive_ptr;
6种智能指针都是异常安全的。智能指针使用了代理模式。

boost 定义的智能指针：

1. scoped_ptr

①　私有化拷贝构造函数和=运算符，禁止拷贝构造和拷贝赋值，不能转移（move/&&）。

②　可以自动转换成bool类型和c++11的nullptr类型，但是两个scoped_ptr不能做比较操作，因为==和!=操作符被私有化。

③　get()方法可以取到原始指针，但是不要做delete操作，因为析构时会delete原始指针，对原始指针做delete操作，会导致delete空指针或悬空指针，发生未定义行为。

④　提供*和->操作符，可以像普通指针一样操作。

2. scoped_array

①　私有化拷贝构造函数和=运算符，禁止拷贝构造和拷贝赋值，不能转移(move/&&)。

②　可以自动转换成bool类型和c++11的nullptr类型，但是两个scoped_ptr不能做比较操作，因为==和!=操作符被私有化。

③　get()方法可以取到原始指针，但是不要做delete[]操作，因为析构时会delete[]原始指针，对原始指针做delete[]操作，会导致delete[]空指针或悬空指针，发生未定义行为。

④　不提供*和->,但是提供了[]操作符，可以像普通数组一样使用下标操作，但不提供begin()，end()迭代操作函数。

3. shared_ptr

①　使用引用计数管理原始指针。引用计数为0时自动删除原始指针。

②　提供*和->操作。

③　支持拷贝构造和拷贝赋值。

④　提供==和!=操作符，两个shared_ptr之间可以相互比较。

⑤　提供<操作符，可以被用于标准关联容器set和map

⑥　可以定制删除器。

⑦　与内置类型提供相同的线程安全等级：多线程可以同时读取，但是其他访问形式为未定义。

⑧　提供make_shared工厂函数构造shared_ptr对象。

4. shared_array

①　可用shared_ptr或者vector代替，不推荐使用。

5. weak_ptr

①　弱指针，与shared_ptr协同工作。

②　可以使用shared_ptr对象构造，但是不会增加shared_ptr计数。

③　不提供*和->操作符，无法对资源进行更改读取操作。

④　提供lock方法，可以取得观测的shared_ptr对象。

6. intrusive_ptr

①　类似于shared_ptr，使用计数管理的智能指针，但是需要手动添加计数管理函数：void instrusive_ptr_add_ref(T*)和void instrusive_ptr_release(T*)。

②　构造函数instrusive_ptr(T*,bool)，当bool为false时，相当于weak_ptr。

③　可以继承instrusive_ref_counter，该类为引用计数类，提供自动引用计数管理的功能，继承该类的类，自动获得引用计数管理的功能。

enable_shared_from_this

类模板。继承该类的派生类可以从调用shared_from_this成员函数产生管理this指针的shared_ptr。

①　使用场景：当类对象被 shared_ptr 管理时，且需要在类的成员函数里把当前类对象作为参数传给其他函数时，这时需要传递一个 shared_ptr ，否则就不能保持shared_ptr 管理这个类对象的语义（因为有一个 raw pointer 指向这个类对象，而 shared_ptr 对类对象的这个引用没有计数，很有可能 shared_ptr 已经把类对象资源释放了，而那个调用函数还在使用类对象——显然，这肯定会产生错误）。
            例如：boost::asio中各种异步操作，传入成员函数为回调函数。

②　实现原理：

a. 

template<class Y> explicit shared_ptr( Y * p ): px( p ), pn()
{
    boost::detail::sp_pointer_construct( this, p,pn )
}

b.

template< class T, class Y > inline void sp_pointer_construct( boost::shared_ptr< T >* ppx, Y * p, boost::detail::shared_count & pn )
{
    boost::detail::shared_count( p ).swap( pn );
    boost::detail::sp_enable_shared_from_this( ppx, p, p );
}

c. 

template< class X, class Y, class T > inline void sp_enable_shared_from_this( boost::shared_ptr<X> const * ppx, Y const * py,  boost::enable_shared_from_this< T > const * pe)
{
    if( pe != 0 )
    {
        pe->_internal_accept_owner( ppx, const_cast< Y* >( py ) );
    }
}

d.  

template<class X, class Y> void _internal_accept_owner(shared_ptr<X> const * ppx, Y * py ) const
{
    if( weak_this_.expired() )
    {
        weak_this_ = shared_ptr<T>( *ppx, py );
    }
}

e. 

shared_ptr<T const> shared_from_this() const
{
    shared_ptr<T const> p( weak_this_ );
    BOOST_ASSERT( p.get() == this );
    return p;
}

③　注意事项：

a. 不能在对象的构造函数中使用shared_from_this()函数。

b. 先需要调用enable_shared_from_this类的构造函数，接着调用对象的构造函数，最后需要调用shared_ptr类的构造函数初始化enable_shared_from_this的成员变量weak_this_。然后才能使用shared_from_this()函数。  

c. 如果程序中使用了智能指针shared_ptr,最好程序中统一使用智能指针，避免使用原始指针，以免出现错误。

C++11 定义的智能指针：

1. unique_ptr:

结合了scoped_ptr和scoped_array的功能，能够代理new和new []对象。

与scoped_ptr的异同：

同：

①　拷贝构造函数=delete，禁止拷贝构造。

②　可以自动转换成bool类型和nullptr。

异：

①　两个scoped_ptr之间不能做比较，而两个unique_tpr之间是可以比较的。

②　scoped_ptr不能定制删除器，而unique_ptr可以定制删除器。

③　scoped_ptr不能转移，而unique_ptr是可以转移的。

与scoped_array的异同：

同：

异：

2. shared_ptr

与boost::shared_ptr相同。


@boost笔记系列总结自罗剑锋的《Boost库完全开发指南》第三版、Boost 1.61.0 Library Documentation、boost 1.51 源码。