Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

Не смешивайте обычные указатели с интеллектуальными

Указатель shared_ptrможет координировать удаление только с другими указателями shared_ptr, которые являются его копиями. Действительно, этот факт — одна из причин, по которой рекомендуется использовать функцию make_shared(), а не оператор new. Это связывает указатель shared_ptrс объектом одновременно с его резервированием. При этом нет никакого способа по неосторожности связать ту же область памяти с несколькими независимо созданными указателями shared_ptr.

Рассмотрим следующую функцию, работающую с указателем shared_ptr:

// ptr создается и инициализируется при вызове process()

void process(shared_ptr ptr) {

// использование ptr

} // ptr выходит из области видимости и удаляется

Параметр функции process()передается по значению, поэтому аргумент копируется в параметр ptr. Копирование указателя shared_ptrосуществляет инкремент его счетчика ссылок. Таким образом, в функции process()значение счетчика не меньше 2. По завершении функции process()осуществляется декремент счетчика ссылок указателя ptr, но он не может достигнуть нуля. Поэтому, когда локальная переменная ptrудаляется, память, на которую она указывает, не освобождается.

Правильный способ использования этой функции подразумевает передачу ей указателя shared_ptr:

shared_ptr p(new int (42)); // счетчик ссылок = 1

process(p); // копирование p увеличивает счетчик;

// в функции process() счетчик = 2

int i = *p; // ok: счетчик ссылок = 1

Хотя функции process()нельзя передать встроенный указатель, ей можно передать временный указатель shared_ptr, явно созданный из встроенного указателя. Но это, вероятно, будет ошибкой:

int *x(new int(1024)); // опасно: x - обычный указатель, a

// не интеллектуальный process(x);

// ошибка: нельзя преобразовать int* в shared_ptr

process(shared_ptr(x)); // допустимо, но память будет освобождена!

int j = *x; // непредсказуемо: x - потерянный указатель!

В этом вызове функции process()передан временный указатель shared_ptr. Этот временный указатель удаляется, когда завершается выражение, в котором присутствует вызов. Удаление временного объекта приводит к декременту счетчика ссылок, доводя его до нуля. Память, на которую указывает временный указатель, освобождается при удалении временного указателя.

Но указатель xпродолжает указывать на эту (освобожденную) область памяти; теперь x— потерянный указатель. Результат попытки использования значения, на которое указывает указатель x, непредсказуем.

При связывании указателя shared_ptrс простым указателем ответственность за эту память передается указателю shared_ptr. Как только ответственность за область памяти встроенного указателя передается указателю shared_ptr, больше нельзя использовать встроенный указатель для доступа к памяти, на которую теперь указывает указатель shared_ptr.

Опасно использовать встроенный указатель для доступа к объекту, принадлежащему интеллектуальному указателю, поскольку нельзя быть уверенным в том, что этот объект еще не удален.

Класс shared_ptrпредоставляет также несколько других операций, перечисленных в табл. 12.2 и табл. 12.3. Чтобы присвоить новый указатель указателю shared_ptr, можно использовать функцию reset():

p = new int(1024); // нельзя присвоить обычный указатель

// указателю shared_ptr

p.reset(new int(1024)); // ok: p указывает на новый объект

Подобно оператору присвоения, функция reset()модифицирует счетчики ссылок, а если нужно, удаляет объект, на который указывает указатель p. Функцию-член reset()зачастую используют вместе с функцией unique()для контроля совместного использования объекта несколькими указателями shared_ptr. Прежде чем изменять базовый объект, проверяем, является ли владелец единственным. В противном случае перед изменением создается новая копия:

if (!p.unique())

p.reset(new string(*p)); // владелец не один; резервируем новую копию

*p += newVal; // теперь, когда известно, что указатель единственный,

// можно изменить объект

Упражнение 12.10. Укажите, правилен ли следующий вызов функции process(), определенной в текущем разделе. В противном случае укажите, как его исправить?

shared_ptr p(new int(42));

process(shared_ptr(p));

Упражнение 12.11. Что будет, если вызвать функцию process()следующим образом?

process(shared_ptr(p.get()));

Упражнение 12.12. Используя объявления указателей pи sp, объясните каждый из следующих вызовов функции process(). Если вызов корректен, объясните, что он делает. Если вызов некорректен, объясните почему:

auto p = new int();

auto sp = make_shared();

(a) process(sp);

(b) process(new int());

(c) process(p);

(d) process(shared_ptr(p));

Упражнение 12.13. Что будет при выполнении следующего кода?

auto sp = make_shared();

auto p = sp.get();

delete p;

В разделе 5.6.2 упоминалось, что программы, использующие обработку исключений для продолжения работы после того, как произошло исключение, нуждаются в способе правильного освобождения ресурсов в случае исключения. Самый простой из них подразумевает использование интеллектуальных указателей.

При использовании интеллектуального указателя его класс гарантирует освобождение памяти, когда в ней больше нет необходимости, даже при преждевременном выходе из блока:

void f() {

shared_ptr sp(new int(42)); // зарезервировать новый объект

// код, передающий исключение, не обрабатываемое в функции f()

} // shared_ptr освобождает память автоматически по завершении функции

При выходе из функции, обычном или в связи с исключением, удаляются все ее локальные объекты. В данном случае указатель spимеет тип shared_ptr, поэтому при удалении проверяется его счетчик ссылок. В данном случае sp— единственный указатель на контролируемую им область памяти, поэтому она освобождается в ходе удаления указателя sp.

Память, контролируемая непосредственно, напротив, не освобождается автоматически, когда происходит исключение. Если для управления памятью используются встроенные указатели и исключение происходит после оператора new, но перед оператором delete, то контролируемая память не будет освобождена: