Smart Pointers - What, Why, Which?http://ootips.org/yonat/4dev/smart-pointers.html

auto_ptr

　　C++98中，智慧指標通過一個模板型別auto_ptr實現，缺點：拷貝時返回一個左值，不能呼叫delete[]（只能針對單個物件使用，不能針對陣列使用），所以在C++11標誌中被廢棄了。

　　auto_ptr的一種實現方式，可以看到在解構函式中呼叫的是：delete ptr;

　　C++11標誌引入了：unique_ptr、shared_ptr、weak_ptr來自動回收堆分配的物件。

unique_ptr

　　與所指定物件的記憶體繫結緊密，不能與其他unique_ptr型別的指標物件共享所指物件的記憶體，每個unique_ptr都是唯一地擁有指向物件的記憶體。可通過std::move函式來轉移所指物件記憶體的所有權，在通過move函式轉移後，原來的unique_ptr不在擁有記憶體，再通過該指標指向記憶體會導致執行時錯誤。

　　可通過呼叫reset()函式來顯示釋放記憶體。

成員函式：

• get

　　return the stored pointer，返回儲存的指標，The stored pointer to the object managed by the unique_ptr, if any, or to nullptr if the unique_ptr is empty.呼叫該函式並不會使得unique_ptr失去所指向物件的所有權。

• get_deleter

　　return the stored deleter，獲取儲存的刪除器，The stored deleter is a callable object.deleter用於當unique_ptr在析構、被分配一個新值，或reset函式呼叫時自動呼叫，用於刪除所指向的物件。

• operator=

　　check if not empty，判斷一個unique_ptr當前是否擁有一個物件，如果unique_ptr是empty，返回false；其他情況返回true

// example of unique_ptr::operator bool
#include <iostream>
#include <memory>


int main () {
  std::unique_ptr<int> foo;
  std::unique_ptr<int> bar (new int(12));

  if (foo) std::cout << "
 
foo points to " << *foo << '\n';
  else std::cout << "foo is empty\n";

  if (bar) std::cout << "bar points to " << *bar << '\n';
  else std::cout << "bar is empty\n";

  return 0;
}

• release：

　　Releases ownership of its stored pointer, by returning its value and replacing it with anull pointer.This call does not destroy the managed object, but theunique_ptrobject is released from the responsibility of deleting the object.Some other entity must take responsibility for deleting the object at some point.

　　也就是說：呼叫release函式只是讓unique_ptr放棄對所指向物件的所有權，但是並不會析構所指向物件，需要其他的方式來釋放所指向物件的記憶體。

• reset

　　void reset (pointer p = pointer()) noexcept;

　　析構當前unique_ptr所指向的物件，並獲取p指標的所有權。如果p是一個null pointer，unique_ptr會成為empty，在函式呼叫後不再擁有任何物件。如果想要釋放unique_ptr對物件的所有權但是不析構所指向的物件，使用release函式。

• swap

void swap (unique_ptr& x) noexcept;
Exchanges the contents of theunique_ptrobject with those ofx, transferring ownership of any managed object between them without destroying either.
The function swaps the respectivestored pointersandstored deletersby invokingswapon them.

// unique_ptr::swap example
#include <iostream>
#include <memory>

int main () {
  std::unique_ptr<int> foo (new int(10));
  std::unique_ptr<int> bar (new int(20));

  foo.swap(bar);

  std::cout << "foo: " << *foo << '\n';
  std::cout << "bar: " << *bar << '\n';

  return 0;
}

• operator*

　　return a reference to the managed object.返回一個指向所管理物件的引用。

• operator->

　　return a pointer to the managed object in order to access one of its members.獲取一個指向所管理物件的指標，用於訪問其成員。

shared_ptr

　　Manages the storage of a pointer, providing a limitedgarbage-collectionfacility, possibly sharing that management with other objects.

　　與其他的shared_ptr共同擁有指向某物件的所有權，當最後一個指向該物件的shared_ptr結束生命週期時才會呼叫解構函式釋放所指向物件的記憶體。只有通過拷貝shared_ptr才會共享所有權。如果兩個shared_ptr通過建構函式建立的，即使構造它們的是同一個物件，它們也不會共享所有權，這就會導致風險，因為可能一個shared_ptr已經釋放了記憶體，而另外一個此時再訪問就會導致錯誤。

　　另外，shared_ptr物件可以在共享一個指標的所有權的同時，指向另一個物件。該功能成為aliasing（見建構函式：http://www.cplusplus.com/reference/memory/shared_ptr/shared_ptr/），通常用於在擁有物件的所有權的同時指向物件的成員。由於該功能的存在，一個shared_ptr可能與兩個指標相關聯：

• Astored pointer, which is the pointer it is said topoint to, and the one itdereferenceswithoperator*. shared_ptr在呼叫operator*獲取到的。
• Anowned pointer(possibly shared), which is the pointer the ownership group is in charge of deleting at some point, and for which itcounts as a use. 與其他shared_ptr共享的指標，並負責該物件的析構。

　　通常情況下，shared_ptr的stored pointer和owned pointer指向同一個物件，但是alias shared_ptr物件（those constructed with the aliasconstructorand their copies）可能指向不同的物件。

　　一個不擁有任何指標所有權的shared_ptr是一個空（empty）shared_ptr。一個不指向任何物件的shared_ptr是一個null shared_ptr。注意兩者不相等。

成員函式：

• use_count

　　返回共享shared_ptr物件指向同一物件的數量

• unique

　　Returns whether theshared_ptrobject does not share ownership over its pointer with othershared_ptrobjects (i.e., it isunique).

weak_ptr

　　weak_ptr可以指向記憶體的一個shared_ptr物件，卻不擁有該記憶體。使用weak_ptr的成員函式lock，可以返回其指向記憶體的一個shared_ptr，且在所指向物件記憶體已經無效時，返回nullptr。這可以驗證shared_ptr智慧指標的有效性。

#include <memory>
void check(weak_ptr<int>& wp)
{
    shared_ptr<int> sp = wp.lock();//轉換為shared_ptr
    if (sp != nullptr)
    {
        cout << "still " << *sp << endl;
    }
    else
    {
        cout << "pointer is invalid" << endl;
    }
}


int main(int argc, char *argv[])
{
    //weak-ptr=====
    shared_ptr<int> sp1(new int(22));
    shared_ptr<int> sp2 = sp1;    //使用拷貝構造，共享所有權
    weak_ptr<int> wp = sp1;    //指向shared_ptr<int>所指物件

    cout << *sp1 << endl;
    cout << *sp2 << endl;
    check(wp);

    sp1.reset();
    cout << *sp2 << endl;
    check(wp);

    sp2.reset();
    check(wp);

輸出：