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【Effective Modern C++ 閱讀筆記 #1】ch4 – Smart Pointers 前言, 什麼是 dangling pointer?

ch4 – Smart Pointers 前言

raw pointer 的缺點

1. 以 raw pointer 而言,我們不知道他指向的是 single object 還是 array (表示法相同)

都是 object*,我們沒有辦法直接區分出來。

但為了簡化例子,我們以下使用 int 代替,但就沒辦法舉例到 single-object 的 delete。

  • 以下是 int array 的宣告
int* p = new int[0]; // accessing p[0] or *p is undefined
delete[] p; // cleanup still required
  • 以下是 int pointer 的宣告
#include <iostream>

using namespace std;

int main(){ 
    int n = 1;
    int* p1 = &n;
    cout << *p1 << endl;

    int a[3] = {1, 2, 3};
    int* p2 = a;
    cout << p2[1] << endl;

    int* p3 = new int[5]; // accessing p[0] or *p is undefined
    cout << p3[1] << endl;
    p3[1] = 10;
    cout << p3[1] << endl;
    delete[] p3; // cleanup still required

    return 0;
}

p1, p2 沒有使用到 new, 單純的拿地址,我們不需要寫 delete,
p3 使用了 new 宣告了 int array 這個 object,
我們需要手動 delete p3

  • 結果

2. raw pointer 我們需要手動進行 destroy,換言之我們可能會忘記要 delete

這個很直覺,有 new,就必須要在另外寫一個 delete,
這就不是很方便。

3. raw pointer 可能會有專用的 destruction,我們也必須傳入

我們應該要使用 delete,或使用 dedicated (專用的) destruction,
這是我們必須決定的。

4. 與第一點相同的,raw pointer 我們在 delete 時,是 single-object 或是 array ?

與第一點相同的,raw pointer 我們在 delete 時,是 single-object 或是 array ?

  • single-object 要使用 delete
  • 而 array 要使用 delete[]

因為表示方法相同,所以我們沒辦法知道。

5. (未知的行為) raw pointer 因為手動 delete 的關係,我們可能會有不小心多次 delete 的情況

這其實比想像中容易發生,對於同一個物件的多次 delete,可能會有未知的行為。

obj* a;
if(condition){
    // Do something...
    delete a;
}
delete a;

我們不知道可能會發生什麼事。

6. (未知的行為) raw pointer 可能會創造出 dangling pointer,也不知道會發生什麼事

我們先來定義 dangling pointer,
通常我們會有一個 pointer 指向一個物件 (與其對應的記憶體位置)

pointer -> object(與對應的 memory 位置)

當 object 基於某些原因已經被 destroy,而這個仍然指向他的 pointer 就會被稱作 dangling pointer

dangling pointer -> 已 destroy object(對應的 memory 位置)

這個 pointer 依然指向這個記憶體位置,如果這時候我們使用了對這個 pointer 取值,
會發生什麼事情我們無法預期。

總結上述,我們發現 raw pointer 有太多細節需要注意
雖然稍加注意就可以防範,但我們必須非常謹慎使用才行

smart pointer 的出現

C++11 後,smart pointer 的出現,
基本上我們可以視為他是「原來 raw pointer 的 wrapper」,
而這個 warpper,幫我們迴避掉了上面多數缺點,使我們可以減少犯下的錯誤。

因此在 C++ 11 以後,
我們大部分都會推薦優先使用 smart pointer,
smart pointer 不但可以做到幾乎全部 raw pointer 能做到的事情,
還可以大幅減少因為不小心犯下的錯誤。

smart pointer 的種類

我們總共有四種 smart pointert 出現在 C++11 之後,分別有

  • std::auto_ptr
  • std::unique_ptr
  • std::shared_ptr
  • std::weak_ptr

std::auto_ptr

其中,std::auto_ptr 已經被棄用,在 C++98 時因為 move semantics 還沒有出現,
因此他有使用 copy 的方式實現,總之就是還不完整設計,知道是個過渡性的東西就好,
後來在 C++ 11 後我們都使用 std::unique_ptr

std::unique_ptr 幾乎做到所有 std::auto_ptr 能做到的事情,
他還做得更多、更有效率,而且不是使用 copy 的方法

目前唯一我們還使用 std::auto_ptr 的情境就是為了配合 C++ 98 的 compiler,
不然建議一律改使用 std::unique_ptr

Reference

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