1.智能指针的作用
C++程序设计中需要频繁地动态分配堆内存，堆内存的申请和释放都由程序员管理。程序员管理堆内存提高了程序的效率，但是整体来说堆内存的管理非常麻烦，且容易造成动态分配的堆内存没有正确释放或无法释放，导致资源浪费，程序运行速度变慢等问题。为了解决这些问题C++11提出了智能指针的概念，方便管理内存。
使用普通指针容易造成内存泄漏、二次释放、程序发生异常时内存泄漏等问题，使用智能指针可以更好地管理堆内存。
理解智能指针从以下三个方面入手：
1.智能指针是利用了一种叫做RAII（资源分配即初始化）的概念堆普通指针进行封装，这使得智能指针实质上是一个类对象，但表现得却像一个指针。
2.智能指针的作用是防止调用delete释放内存或者程序异常进入catch块忘记释放内存，同时多次释放同一指针会导致程序崩溃。
3.智能指针可以把值语义转换成引用语义，C++和Java有一处最大的区别在于语义不同，在Java里面下列代码：
Animal a = new Animal();
Animal b = a;
你当然知道，这里其实只生成了一个对象，a和b仅仅是把持对象的引用而已。但在C++中不是这样，
Animal a;
Animal b = a;
这里却是就是生成了两个对象。
二：智能指针的使用
智能指针在C++11后提供，包含在头文件<memory>中，shared_ptr,unique_ptr,weak_ptr
2.1shared_ptr的使用：
shared_ptr多个指针指向相同的对象，shared_ptr使用引用计数，每一个shared_ptr的拷贝都指向相同的内存，每使用它一次，内部的引用计数加一，每析构一次，内部的引用计数减1，减为0时，自动释放所指向的堆内存。shared_ptr内部的引用计数是线程安全的，但是对象的读取需要加锁。
- 初始化：智能指针是一个模板类，可以指定类型，传入指针通过构造函数初始化。也可以使用make_shared函数初始化。不能将指针直接复制给一个智能指针，因为一个是类，一个是指针
- 拷贝和赋值。拷贝使得对象的引用计数加1，赋值使得原对象的引用计数减一，当引用计数为0时，自动释放内存。后来指向的对象的引用计数加1，指向后来的对象
- get函数获取原始指针
- 不要用一个原始指针初始化多个shared_ptr,会造成二次释放同一内存。
#include <iostream> #include<memory> using namespace std; int main() { int a = 1; shared_ptr<int>ptr1 = make_shared<int>(a); shared_ptr<int>ptr2(ptr1);//copy cout << ptr1.use_count() << endl; cout << ptr2.use_count() << endl; int b = 20; int* pb = &a; //shared_ptr<int>ptrb = pb;//error不允许直接将指针赋值给类 shared_ptr<int>ptrb = make_shared<int>(b); ptr2 = ptrb;//赋值 cout << ptr1.use_count() << endl; cout << ptrb.use_count() << endl;
pb = ptrb.get();//获取原始指针 system("pause"); return 0; }2.2 unique_ptr的使用
unique_ptr唯一拥有其所指对象，同一时刻只有一个unique_ptr指向给定对象（禁止赋值和拷贝，直接赋值会编译出错，只有通过移动语义来实现）。unique_ptr指针的生命周期：从unique_ptr创建开始，直到离开作用域。离开作用域时，若其指向对象，则将其所指向对象销毁（默认使用delete操作符）。unique_ptr指针其所指对象的关系：在智能指针生命周期内，可以改变智能指针所指对象，如创建智能指针时通过构造函数指定、通过reset方法重新指定、通过release方法释放所有权、通过移动语义转移所有权。
int main() { unique_ptr<int>uptr(new int(10));//传入指针，调用构造函数 //unique_ptr<int>uptr2 = uptr;//不能赋值 //unique_ptr<int>uptr3 (uptr);//不能拷贝 unique_ptr<int>uptr3 = move(uptr);//转移所有权，移动语义 }
2.3 weak_ptr的使用
weak_ptr是为了配合shared_ptr而引入的一种智能指针，因为它不具备普通指针的行为，没有重载operator*和->,它最大作用在于协助shared_ptr工作，像旁观者那样观测资源的使用情况。weak_ptr可以从一个shared_ptr或者另一个weak_ptr构造，获得资源的观测劝，不增加引用计数，没有共享资源。使用weak_ptr的成员函数use_count()可以观测资源的引用计数，另一个成员函数expired()的功能等价于use_count=0，但更快，表示被观测的资源（shared_ptr管理的资源）已经不存在了。weak_ptr可以用lock()从被观测的shared_ptr获得一个可用的shared_ptr对象，从而操作资源。当expired()==true时，lock函数将返回一个存储空指针的shared_ptr。
int main() { { std::shared_ptr<int> sh_ptr = std::make_shared<int>(10); std::cout << sh_ptr.use_count() << std::endl; std::weak_ptr<int> wp(sh_ptr); std::cout << wp.use_count() << std::endl; if (!wp.expired()) { std::shared_ptr<int> sh_ptr2 = wp.lock(); //get another shared_ptr，增加了引用计数 *sh_ptr = 100; std::cout << wp.use_count() << std::endl; std::cout << sh_ptr.use_count() << std::endl; } } //delete memory system("pause"); return 0; }
三：智能指针的实现