本篇隨筆僅作為個人學習《C++ Primer》智能指針一節後的部分小結，抄書嚴重，伴隨個人理解。主要介紹shared_ptr、make_shared、weak_ptr的用法和聯系。
C++通過一對運算符 new 和 delete 進行動態內存管理，new在動態內存中為對象分配空間並返回一個指向該對象的指針，delete接受一個動態對象的指針，銷毀對象並釋放與之相關的內存。然而這樣的動態內存的使用很危險，因為無法確保始終能在合適的時間釋放內存對象。如果忘記釋放內存，可能造成內存洩露；如果在尚有指針引用內存的情況下釋放內存，會產生非法訪問內存的指針。
C++11中，新的標准庫提供了兩種智能指針（smart pointer）類型來更安全地管理對象。智能指針的使用和常規指針類似，只是它們多了自動釋放所指向的對象的功能。兩種指針的區別在於管理底層指針的方式：shared_ptr允許多個指針指向同一個對象，unique_ptr不支持。標准庫還提供了weak_ptr這一弱指針，指向shared_ptr所管理的對象。三種類型都定義在頭文件memory中。
shared_ptr的使用和vector很相似，在尖括號內說明所指向對象的類型：
shared_ptr<string> p1 // p1是shared_ptr，指向string類型 shared_ptr<list<int>> p2 // p2是shared_ptr，指向list的int
解引用一個智能指針就能獲得它所指向的對象，在if語句中使用智能指針可以判斷它指向的對象是否為空：
// 如果p1非空，檢查p1是否指向一個空的string對象
if (p1 && p1->empty())
*p1 = "creat"; // 如果p1非空且指向一個空的string對象，解引用p1，為其賦新值creat
最安全的分配和使用shared_ptr的方法是調用名為make_shared這一標准庫函數。此函數在動態內存中分配並初始化它，返回指向此對象的shared_ptr。該函數定義在memory中。
make_shared的定義和shared_ptr相似，必須制定要創建對象的類型，如：
// 指向一個值為1的int的shared_ptr shared_ptr<int> p3 = make_shared<int>)(1); // 指向一個值為“www”的string的shared_ptr shared_ptr<string> p4 = make_shared<string>(3, "w"); // 指向一個初始化的int，值為0 shared_ptr<int> p5 = make_shared<int>)();
也可以使用auto定義對象保存make_shared，可以省去書寫shared_ptr的麻煩。
shared——ptr中有一個關聯的指示器，稱為引用計數。可以看做一個計數器，每當shared_ptr對象進行拷貝操作，如用一個shared_ptr對象初始化另一個shared_ptr對象、作為函數的實參、作為函數返回值時，引用計數都會遞增（視為數值+1）。當賦予shared_ptr新值或者shared_ptr被銷毀時，引用計數遞減。當引用計數減為0，通過析構函數，shared_ptr自動銷毀所管理的對象，釋放內存。
需要注意的是，如果多個對象共享底層數據，當某一對象被銷毀，不能單方面銷毀底層數據，例如：
Blob<string> b1;
{ // 新作用域
Blob<string> b2 = { "x", "b", "b" };
b1 = b2;
} // 當離開局部作用域，b2被銷毀，然而b2中的元素xbb並不會被銷毀
// b1指向最初由b2創建的元素，即“x”, "b", "b"，b1依舊可以它們
weak_ptr是指向shared_ptr管理的對象的一種智能指針，然而它不控制所指向對象的生存期。將一個weak_ptr綁定在shared_ptr上，不會改變shared_ptr的引用計數，一旦最後一個shared_ptr的指向對象被摧銷毀，對象就會被釋放，有無weak_ptr並無卵影響。我的理解是，weak_ptr提供了指向shared_ptr底層數據的功能，控制了shared_ptr對底層數據的訪問。
因為weak_ptr指向的對象可能不存在（shared_ptr指向的最後一個對象被銷毀時），因而用它不能直接訪問對象，必須調用lock函數檢查其指向的對象是否存在。很容易寫出一個選擇語句進行控制：
auto bb = make_shared<string>(2, 'b');
weak_ptr<string> xbb(bb);
if (shared_pr<int> np = xbb.lock()) { // np不為空條件成立
// 在if語句內，np和xbb共享對象
}
補充weak_ptr相關的函數，便於理解：
w.reset 將w置為空 w.use_count() 與w共享對象的個數 w.expired() 若w.use_count()為0，返回true，否則返回false w.lock() 若w.expired()為true，返回一個空shared_ptr，否則返回一個指向w的對象的shared_ptr加入《C++ Primer 5th》中的12.19題參照，題中和“智能指針和異常”並未在本篇隨筆中介紹
1 #include <iostream>
2 #include <string>
3 #include <vector>
4 #include <memory>
5 #include <initializer_list>
6 using namespace std;
7 using std::string;
8 using std::vector;
9 class StrBlobPtr;
10 class StrBlob {
11 public:
12 friend class StrBlobPtr; // 友元
13 StrBlobPtr begin(); // 聲明StrBlob類中的begin()和end()
14 StrBlobPtr end(); // 返回一個指向它自身的StrBlobPtr
15 public:
16 typedef vector<string>::size_type size_type; // 類型別名，size_type = vector<string>::size_type
17
18 StrBlob::StrBlob(initializer_list<string> il) : data(make_shared<vector<string>>(il)) {}; // 接受一個initializer_list參數的構造函數將其參數傳 遞給對應的vector構造函數，通過拷貝列表
19 StrBlob::StrBlob() : data(make_shared<vector<string>>()) {}; // 構造函數，初始化data成員，指向動態分配的vector 中的值初始化vector元素
20 void push_back(const string &t) { data->push_back(t); }
21 string& StrBlob::front() {
22 check(0, "front on empty StrBlob");
23 return data->front();
24 }
25 string& StrBlob::back() {
26 check(0, "back on empty StrBlob");
27 return data->back();
28 }
29 void StrBlob::pop_back() { // 刪除尾元素
30 check(0, "pop_back empty StrBlob");
31 return data->pop_back();
32 }
33 string& front() const { return data->front(); };
34 string& back() const { return data->back(); };
35 private:
36 shared_ptr<vector<string>> data;
37 void StrBlob::check(size_type i, const string &msg) const { // 檢查元素是否存在
38 if (i >= data->size()) // 若不存在
39 throw out_of_range(msg); // 拋出異常
40 }
41 };
42 class StrBlobPtr {
43 public:
44 StrBlobPtr() : curr(0) {};
45 StrBlobPtr(StrBlob &a, size_t sz = 0) : wptr(a.data), curr(sz) {};
46 string & deref() const {
47 auto p = check(curr, "dereference past end");
48 return (*p)[curr]; // check成功，返回一個p指針，指向make_shared指向的vector
49 } // 解引用，make_shared獲取vector，用下表運算符返回curr位置上的對象
50 StrBlobPtr& incr() {
51 check(curr, "increment past end of StrBlobPtr");
52 ++curr;
53 return *this;
54 }
55 bool operator!=(const StrBlobPtr& p) { return p.curr != curr; }
56
57 private:
58 weak_ptr<vector<string>> wptr;
59 size_t curr;
60 shared_ptr<vector<string>> check(size_t i, const string& msg) const
61 {
62 auto rent = wptr.lock();
63 if (!rent)
64 throw runtime_error("unbound StrBlobPtr");
65 if (i >= rent->size())
66 throw out_of_range(msg);
67 return rent;
68 }
69 };
70 StrBlobPtr StrBlob::begin()
71 {
72 return StrBlobPtr(*this);
73 }
74 StrBlobPtr StrBlob::end()
75 {
76 return StrBlobPtr(*this, data->size());
77 }
