一 智能指针的原理及实现
当类中有指针成员时，一般有两种方式来管理指针成员：一是采用值型的方式管理，每个类对象都保留一份指针指向的对象的拷贝；另一种更优雅的方式是使用智能指针，从而实现指针指向的对象的共享。
智能指针(smart pointer)的一种通用实现技术是使用引用计数(reference count)。智能指针类将一个计数器与类指向的对象相关联，引用计数跟踪该类有多少个对象共享同一指针。
每次创建类的新对象时，初始化指针并将引用计数置为1；当对象作为另一对象的副本而创建时，拷贝构造函数拷贝指针并增加与之相应的引用计数；对一个对象进行赋值时，赋值操作符减少左操作数所指对象的引用计数（如果引用计数为减至0，则删除对象），并增加右操作数所指对象的引用计数；调用析构函数时，析构函数减少引用计数（如果引用计数减至0，则删除基础对象）。
实现引用计数有两种经典策略：一是引入辅助类，二是使用句柄类。
二 问题描述
假设有一个名为TestPtr的类，里面有一个指针成员，简化为如下代码
class TestPtr
{
public:
TestPtr(int *p): ptr(p) { }
~TestPtr( ) { delete ptr; }
// other operations
private:
int *ptr;
// other data
};
在这种情况下，类TestPtr对象的任何拷贝、赋值操作都会使多个TestPtr对象共享相同的指针。但在一个对象发生析构时，指针指向的对象将被释放，从而可能引起悬垂指针。
现在我们使用引用计数来解决这个问题，一个新的问题是引用计数放在哪里。显然，不能放在TestPtr类中，因为多个对象共享指针时无法同步更新引用计数。
三 解决方案
方案一：
这里给出的解决方案是，定义一个单独的具体类（RefPtr）来封装指针和相应的引用计数。由于这个类只是用于对类TestPtr中的成员指针ptr进行了封装，无其它用途，所以把引用计数类RefPtr的所有成员均定义为private，并把类TestPtr声明为它的友元类，使TestPtr类可以访问RefPtr类。示例代码如下：
class RefPtr
{
friend class TestPtr;
int *ptr;
size_t count;
RefPtr (int *p): ptr(p), count(1){
}
~RefPtr (){
delete ptr;
}
};
智能指针类：
class TestPtr
{
public:
TestPtr(int *p): ptr(new RefPtr(p)) { }
TestPtr(const TestPtr& src): ptr(src.ptr) {
++ptr->count;
}
TestPtr& operator= (const TestPtr& rhs) {
// self-assigning is also right
++rhs.ptr->count;
if (--ptr->count == 0)
delete ptr;
ptr = rhs.ptr;
return *this;
}
~TestPtr() {
if (--ptr->count == 0)
delete ptr;
}
private:
RefPtr *ptr;
};
当希望每个TestPtr对象中的指针所指向的内容改变而不影响其它对象的指针所指向的内容时，可以在发生修改时，创建新的对象，并修改相应的引用计数。这种技术的一个实例就是写时拷贝（Copy-On-Write）。
这种方案的缺点是每个含有指针的类的实现代码中都要自己控制引用计数，比较繁琐。特别是当有多个这类指针时，维护引用计数比较困难。
实现的具体例子：
#include<iostream>
using namespace std;
//指针类
class I_Pointer{
private:
int ref_count;
int *p;
I_Pointer(int *p): p(p), ref_count(1){}; //构造函数
~I_Pointer(){
cout<<"Delete shared pointer"<<endl;
}
friend class Has_Ptr;
};
//有指针成员的类
class Has_Ptr{
private:
I_Pointer *ptr; //指针成员
//减少引用计数
void release_ref_count(){
cout<<"release reference count"<<endl;
if(--(ptr->ref_count) == 1){
free_and_nil();
}
}
//增加引用计数
void add_ref(){
cout<<"add reference count"<<endl;
++(ptr->ref_count);
}
//指针释放
void free_and_nil(){
delete ptr;
ptr = NULL;
}
public:
// 带int指针的构造函数
Has_Ptr(int *ptr): ptr(new I_Pointer(ptr)) {
add_ref();
}
Has_Ptr(){} //默认构造
Has_Ptr(const Has_Ptr &rhs){ //拷贝构造
memcpy(this, &rhs, sizeof(rhs));
add_ref();
}
~Has_Ptr(){
release_ref_count();
}
//赋值
Has_Ptr &operator=(const Has_Ptr &rhs){
//原来的引用计数减1
release_ref_count();
memcpy(this, &rhs, sizeof(&rhs));
//新的引用计数加1
add_ref();
return *this;
}
void set_ptr(int *ptr){
if (ptr != (this->ptr->p)){
this->ptr->p = ptr;
}
}
int* get_ptr(){
return ptr->p;
}
};
void test()
{
int i = 0;
Has_Ptr hp(&i);
int j = 1;
Has_Ptr hp1(&j);
hp1 = hp;
}
int main()
{
test();
return 0;
}
方案二：
为了避免上面方案中每个使用指针的类自己去控制引用计数，可以用一个类把指针封装起来。封装好后，这个类对象可以出现在用户类使用指针的任何地方，表现为一个指针的行为。我们可以像指针一样使用它，而不用担心普通成员指针所带来的问题，我们把这样的类叫句柄类。在封装句柄类时，需要申请一个动态分配的引用计数空间，指针与引用计数分开存储。实现示例如下：
#include <iostream>
#include <stdexcept>
using namespace std;
#define TEST_SMARTPTR
class Stub
{
public:
void print() {
cout<<"Stub: print"<<endl;
}
~Stub(){
cout<<"Stub: Destructor"<<endl;
}
};
template <typename T>
class SmartPtr
{
public:
SmartPtr(T *p = 0): ptr(p), pUse(new size_t(1)) { }
SmartPtr(const SmartPtr& src): ptr(src.ptr), pUse(src.pUse) {
++*pUse;
}
SmartPtr& operator= (const SmartPtr& rhs) {
// self-assigning is also right
++*rhs.pUse;
decrUse();
ptr = rhs.ptr;
pUse = rhs.pUse;
return *this;
}
T *operator->() {
if (ptr)
return ptr;
throw std::runtime_error("access through NULL pointer");
}
const T *operator->() const {
if (ptr)
return ptr;
throw std::runtime_error("access through NULL pointer");
}
T &operator*() {
if (ptr)
return *ptr;
throw std::runtime_error("dereference of NULL pointer");
}
const T &operator*() const {
if (ptr)
return *ptr;
throw std::runtime_error("dereference of NULL pointer");
}
~SmartPtr() {
decrUse();
#ifdef TEST_SMARTPTR
std::cout<<"SmartPtr: Destructor"<<std::endl; // for testing
#endif
}
private:
void decrUse() {
if (--*pUse == 0) {
delete ptr;
delete pUse;
}
}
T *ptr;
size_t *pUse;
};
int main()
{
try {
SmartPtr<Stub> t;
t->print();
} catch (const exception& err) {
cout<<err.what()<<endl;
}
SmartPtr<Stub> t1(new Stub);
SmartPtr<Stub> t2(t1);
SmartPtr<Stub> t3(new Stub);
t3 = t2;
t1->print();
(*t3).print();
return 0;
}
句柄类智能指针
// 引用计数类.
class smart_count
{
public:
smart_count(int c = 0) : use_count(c) {}
~smart_count() {}
// 增加引用计数, 并返回计数值.
int addref() { return ++use_count; }
// 减少引用计数, 并返回计数值.
int release() { return --use_count; }
private:
// 计数变量.
int use_count;
};
// 智能指针.
template <class T>
class smart_ptr
{
public:
// 构造指针, 并使引用计数置为1.
explicit smart_ptr (T* ptr) : p(ptr), u(new smart_count(1))
{}
// 构造空指针.
explicit smart_ptr () : p(NULL), u(NULL)
{}
// 智能指针析构.
~smart_ptr (void)
{
// 如果引用计数等于0, 则删除数据和引用计数, 并置p为NULL.
// 此处需要注意的是, 共用的u并未置为 NULL, 在其它指针析构
// 时, p为NULL, 则不会重复delete.
if (p && u->release() <= 0)
{
delete p;
delete u;
p = NULL;
}
}
// 智能指针拷贝构造函数.
smart_ptr (const smart_ptr<T>& t)
{
p = t.p;
u = t.u;
if (u) // 必须判断空值.
{
u->addref(); // 增加引用计数.
}
}
// 指针赋值.
void operator= (smart_ptr<T>& t)
{
// 首先将引用计数减1, 然后再判断是否小于0, 如果小于0, 则delete.
if (p && u->release() <= 0)
{
delete p;
delete u;
}
// 直接赋值.
p = t.p;
u = t.u;
if (u) // 必须判断空值.
{
u->addref(); // 增加引用计数.
}
}
// 重载->操作和*操作符.
T *operator-> (void) { return p; }
T& operator *(void) { return *p; }
// 重载!操作符.
bool operator! () const { return !p;}
// 重载指针bool值操作符.
typedef smart_ptr<T> this_type;
typedef T * this_type::*unspecified_bool_type;
operator unspecified_bool_type() const { return !p ? 0: &this_type::p; }
// 得到原指针.
T* get() { return p; }
void reset(T* ptr)
{
// 首先将引用计数减1, 然后再判断是否小于0, 如果小于0, 则delete.
if (p && u->release() <= 0)
{
delete p;
delete u;
}
// 赋值, 如果是NULL, 则不创建引用计数.
p = ptr;
if (p)
u = new smart_count(1);
else
u = NULL;
}
void reset(smart_ptr<T>& t)
{
// 首先将引用计数减1, 然后再判断是否小于0, 如果小于0, 则delete.
if (p && u->release() <= 0)
{
delete p;
delete u;
}
// 赋值.
p = t.p;
u = t.u;
if (u) // 必须判断空值.
{
u->addref(); // 增加引用计数.
}
}
private:
T* p;
smart_count* u;
};
// 重载==操作符.
template<class T, class U> inline bool operator==(smart_ptr<T> & a, smart_ptr<U> & b)
{
return a.get() == b.get();
}
// 重载!=操作符.
template<class T, class U> inline bool operator!=(smart_ptr<T> & a, smart_ptr<U> & b)
{
return a.get() != b.get();
}
我所实现的智能指针：
class SmartCount
{
private:
friend class SmartPointer;
int count;
int *p;
SmartCount(int *p):p(p),count(1){}
~SmartCount(){ delete p;}
};
class SmartPointer
{
public:
SmartPonter(int *p):ptr(new SmartCount(p)){}
SmartPointer(const SmartPointer &src):ptr(src.ptr){ ++ ptr->count; }
SmartPointer& opterator = (const SmartPointer &src){
++ src.ptr->count;
if(--ptr->count == 0)
delete ptr;
ptr = src.ptr;
return *this;
}
void setPtr(int *ptr){
if (ptr != (this->ptr->p))
this->ptr->p = ptr;
}
int* getPtr(){
return ptr->p;
}
~SmartPointer(){
if(-- ptr->count == 0)
delete ptr;
}
private:
SmartCount *ptr;
}
template <typename T>
class SmartPtr
{
public:
SmartPtr(T *p = 0): ptr(p), pUse(new int(1)) { }
SmartPtr(const SmartPtr& src): ptr(src.ptr), pUse(src.pUse) {
++*pUse;
}
SmartPtr& operator= (const SmartPtr& rhs) {
// self-assigning is also right
++*rhs.pUse;
decrUse();
ptr = rhs.ptr;
pUse = rhs.pUse;
return *this;
}
T *operator->() {
if (ptr)
return ptr;
throw std::runtime_error("access through NULL pointer");
}
const T *operator->() const {
if (ptr)
return ptr;
throw std::runtime_error("access through NULL pointer");
}
T &operator*() {
if (ptr)
return *ptr;
throw std::runtime_error("dereference of NULL pointer");
}
const T &operator*() const {
if (ptr)
return *ptr;
throw std::runtime_error("dereference of NULL pointer");
}
~SmartPtr() {
decrUse();
#ifdef TEST_SMARTPTR
std::cout<<"SmartPtr: Destructor"<<std::endl; // for testing
#endif
}
private:
void decrUse() {
if (--*pUse == 0) {
delete ptr;
delete pUse;
}
}
T *ptr;
int *pUse;
};
//By Tian Mo, 2013-03-24
typedef int INT;
template <class T>
class smartPtr
{
public:
//默认构造函数
smartPtr(T *ptr):ptr(ptr),pUse(new INT(1))
{
//NULL
}
//复制构造函数
smartPtr(const smartPtr<T>& other):ptr(other.ptr),pUse(other.pUse);
{
++ *pUse;
}
//赋值构造函数
smartPtr &operator= (const smartPtr<T>& other)
{
++ *other.pUse;
decrUse();
ptr = other.ptr;
pUse = other.pUse;
return *this;
}
T *operator-> (void)
{
if (ptr != NULL)
{
return ptr;
}
}
T &operator* (void)
{
if (ptr != NULL)
{
return *ptr;
}
}
//析构函数
~smartPtr()
{
decrUse();
}
private:
void decrUse(void)
{
if (-- *pUse == 0)
{
delete ptr;
delete pUse;
}
}
//members
T *ptr;
INT *pUse;
};
#include <iostream>
#include <stdexcept>
using namespace std;
#define TEST_SMARTPTR
class Stub
{
public:
void print() {
cout<<"Stub: print"<<endl;
}
~Stub(){
cout<<"Stub: Destructor"<<endl;
}
};
template <typename T>
class SmartPtr
{
public:
SmartPtr(T *p = 0): ptr(p), pUse(new size_t(1))
{
//NULL
}
SmartPtr(const SmartPtr<T>& src): ptr(src.ptr), pUse(src.pUse)
{
++ *pUse;
}
SmartPtr& operator= (const SmartPtr<T>& rhs)
{
// self-assigning is also right
++ *rhs.pUse;
decrUse();
ptr = rhs.ptr;
pUse = rhs.pUse;
return *this;
}
T *operator->()
{
if (ptr != NULL)
{
return ptr;
}
throw std::runtime_error("access through NULL pointer");
}
const T *operator->() const
{
if (ptr != NULL)
{
return ptr;
}
throw std::runtime_error("access through NULL pointer");
}
T &operator*()
{
if (ptr != NULL)
{
return *ptr;
}
throw std::runtime_error("dereference of NULL pointer");
}
const T &operator*() const
{
if (ptr != NULL)
{
return *ptr;
}
throw std::runtime_error("dereference of NULL pointer");
}
~SmartPtr()
{
decrUse();
#ifdef TEST_SMARTPTR
std::cout<<"SmartPtr: Destructor"<<std::endl; // for testing
#endif
}
private:
void decrUse()
{
if (--*pUse == 0)
{
delete ptr;
delete pUse;
}
}
T *ptr;
size_t *pUse;
};
int main()
{
try
{
SmartPtr<Stub> t;
t->print();
}
catch (const exception& err)
{
cout<<err.what()<<endl;
}
SmartPtr<Stub> t1(new Stub);
SmartPtr<Stub> t2(t1);
SmartPtr<Stub> t3(new Stub);
t3 = t2;
t1->print();
(*t3).print();
return 0;
}
补充
C++ 智能指针详解
一、简介
由于 C++ 语言没有自动内存回收机制，程序员每次 new 出来的内存都要手动 delete。程序员忘记 delete，流程太复杂，最终导致没有 delete，异常导致程序过早退出，没有执行 delete 的情况并不罕见。
用智能指针便可以有效缓解这类问题，本文主要讲解参见的智能指针的用法。包括：std::auto_ptr、boost::scoped_ptr、boost::shared_ptr、boost::scoped_array、boost::shared_array、boost::weak_ptr、boost::intrusive_ptr。你可能会想，如此多的智能指针就为了解决new、delete匹配问题，真的有必要吗？看完这篇文章后，我想你心里自然会有答案。
下面就按照顺序讲解如上 7 种智能指针（smart_ptr）。
二、具体使用
1、总括
对于编译器来说，智能指针实际上是一个栈对象，并非指针类型，在栈对象生命期即将结束时，智能指针通过析构函数释放有它管理的堆内存。所有智能指针都重载了“operator->”操作符，直接返回对象的引用，用以操作对象。访问智能指针原来的方法则使用“.”操作符。
访问智能指针包含的裸指针则可以用 get() 函数。由于智能指针是一个对象，所以if (my_smart_object)永远为真，要判断智能指针的裸指针是否为空，需要这样判断：if (my_smart_object.get())。
智能指针包含了 reset() 方法，如果不传递参数（或者传递 NULL），则智能指针会释放当前管理的内存。如果传递一个对象，则智能指针会释放当前对象，来管理新传入的对象。
我们编写一个测试类来辅助分析：
class Simple {
public:
Simple(int param = 0) {
number = param;
std::cout << "Simple: " << number << std::endl;
}
~Simple() {
std::cout << "~Simple: " << number << std::endl;
}
void PrintSomething() {
std::cout << "PrintSomething: " << info_extend.c_str() << std::endl;
}
std::string info_extend;
int number;
};
2、std::auto_ptr
std::auto_ptr 属于 STL，当然在 namespace std 中，包含头文件 #include<memory> 便可以使用。std::auto_ptr 能够方便的管理单个堆内存对象。
我们从代码开始分析：
void TestAutoPtr() {
std::auto_ptr<Simple> my_memory(new Simple(1)); // 创建对象，输出：Simple：1
if (my_memory.get()) { // 判断智能指针是否为空
my_memory->PrintSomething(); // 使用 operator-> 调用智能指针对象中的函数
my_memory.get()->info_extend = "Addition"; // 使用 get() 返回裸指针，然后给内部对象赋值
my_memory->PrintSomething(); // 再次打印，表明上述赋值成功
(*my_memory).info_extend += " other"; // 使用 operator* 返回智能指针内部对象，然后用“.”调用智能指针对象中的函数
my_memory->PrintSomething(); // 再次打印，表明上述赋值成功
}
} // my_memory 栈对象即将结束生命期，析构堆对象 Simple(1)
执行结果为：
Simple: 1
PrintSomething:
PrintSomething: Addition
PrintSomething: Addition other
~Simple: 1
上述为正常使用 std::auto_ptr 的代码，一切似乎都良好，无论如何不用我们显示使用该死的delete 了。
其实好景不长，我们看看如下的另一个例子：
void TestAutoPtr2() {
std::auto_ptr<Simple> my_memory(new Simple(1));
if (my_memory.get()) {
std::auto_ptr<Simple> my_memory2; // 创建一个新的 my_memory2 对象
my_memory2 = my_memory; // 复制旧的 my_memory 给 my_memory2
my_memory2->PrintSomething(); // 输出信息，复制成功
my_memory->PrintSomething(); // 崩溃
}
}
最终如上代码导致崩溃，如上代码时绝对符合 C++ 编程思想的，居然崩溃了，跟进std::auto_ptr 的源码后，我们看到，罪魁祸首是“my_memory2 = my_memory”，这行代码，my_memory2 完全夺取了 my_memory 的内存管理所有权，导致 my_memory 悬空，最后使用时导致崩溃。
所以，使用 std::auto_ptr 时，绝对不能使用“operator=”操作符。作为一个库，不允许用户使用，确没有明确拒绝[1]，多少会觉得有点出乎预料。
看完 std::auto_ptr 好景不长的第一个例子后，让我们再来看一个：
void TestAutoPtr3() {
std::auto_ptr<Simple> my_memory(new Simple(1));
if (my_memory.get()) {
my_memory.release();
}
}
执行结果为：
Simple: 1
看到什么异常了吗？我们创建出来的对象没有被析构，没有输出“~Simple: 1”，导致内存泄露。当我们不想让 my_memory 继续生存下去，我们调用 release() 函数释放内存，结果却导致内存泄露（在内存受限系统中，如果my_memory占用太多内存，我们会考虑在使用完成后，立刻归还，而不是等到 my_memory 结束生命期后才归还）。
正确的代码应该为：
void TestAutoPtr3() {
std::auto_ptr<Simple> my_memory(new Simple(1));
if (my_memory.get()) {
Simple* temp_memory = my_memory.release();
delete temp_memory;
}
}
或
void TestAutoPtr3() {
std::auto_ptr<Simple> my_memory(new Simple(1));
if (my_memory.get()) {
my_memory.reset(); // 释放 my_memory 内部管理的内存
}
}
原来 std::auto_ptr 的 release() 函数只是让出内存所有权，这显然也不符合 C++ 编程思想。
总结：std::auto_ptr 可用来管理单个对象的对内存，但是，请注意如下几点：
（1） 尽量不要使用“operator=”。如果使用了，请不要再使用先前对象。
（2） 记住 release() 函数不会释放对象，仅仅归还所有权。
（3） std::auto_ptr 最好不要当成参数传递（读者可以自行写代码确定为什么不能）。
（4） 由于 std::auto_ptr 的“operator=”问题，有其管理的对象不能放入 std::vector等容器中。
（5） ……
使用一个 std::auto_ptr 的限制还真多，还不能用来管理堆内存数组，这应该是你目前在想的事情吧，我也觉得限制挺多的，哪天一个不小心，就导致问题了。
由于 std::auto_ptr 引发了诸多问题，一些设计并不是非常符合 C++ 编程思想，所以引发了下面 boost 的智能指针，boost 智能指针可以解决如上问题。
让我们继续向下看。
3、boost::scoped_ptr
boost::scoped_ptr 属于 boost 库，定义在 namespace boost 中，包含头文件#include<boost/smart_ptr.hpp> 便可以使用。boost::scoped_ptr 跟 std::auto_ptr 一样，可以方便的管理单个堆内存对象，特别的是，boost::scoped_ptr 独享所有权，避免了std::auto_ptr 恼人的几个问题。
我们还是从代码开始分析：
void TestScopedPtr() {
boost::scoped_ptr<Simple> my_memory(new Simple(1));
if (my_memory.get()) {
my_memory->PrintSomething();
my_memory.get()->info_extend = "Addition";
my_memory->PrintSomething();
(*my_memory).info_extend += " other";
my_memory->PrintSomething();
my_memory.release(); // 编译 error: scoped_ptr 没有 release 函数
std::auto_ptr<Simple> my_memory2;
my_memory2 = my_memory; // 编译 error: scoped_ptr 没有重载 operator=，不会导致所有权转移
}
}
首先，我们可以看到，boost::scoped_ptr 也可以像 auto_ptr 一样正常使用。但其没有release() 函数，不会导致先前的内存泄露问题。其次，由于 boost::scoped_ptr 是独享所有权的，所以明确拒绝用户写“my_memory2 = my_memory”之类的语句，可以缓解 std::auto_ptr 几个恼人的问题。
由于 boost::scoped_ptr 独享所有权，当我们真真需要复制智能指针时，需求便满足不了了，如此我们再引入一个智能指针，专门用于处理复制，参数传递的情况，这便是如下的boost::shared_ptr。
4、boost::shared_ptr
boost::shared_ptr 属于 boost 库，定义在 namespace boost 中，包含头文件#include<boost/smart_ptr.hpp> 便可以使用。在上面我们看到 boost::scoped_ptr 独享所有权，不允许赋值、拷贝，boost::shared_ptr 是专门用于共享所有权的，由于要共享所有权，其在内部使用了引用计数。boost::shared_ptr 也是用于管理单个堆内存对象的。
我们还是从代码开始分析：
void TestSharedPtr(boost::shared_ptr<Simple> memory) { // 注意：无需使用 reference (或 const reference)
memory->PrintSomething();
std::cout << "TestSharedPtr UseCount: " << memory.use_count() << std::endl;
}
void TestSharedPtr2() {
boost::shared_ptr<Simple> my_memory(new Simple(1));
if (my_memory.get()) {
my_memory->PrintSomething();
my_memory.get()->info_extend = "Addition";
my_memory->PrintSomething();
(*my_memory).info_extend += " other";
my_memory->PrintSomething();
}
std::cout << "TestSharedPtr2 UseCount: " << my_memory.use_count() << std::endl;
TestSharedPtr(my_memory);
std::cout << "TestSharedPtr2 UseCount: " << my_memory.use_count() << std::endl;
//my_memory.release();// 编译 error: 同样，shared_ptr 也没有 release 函数
}
执行结果为：
Simple: 1
PrintSomething:
PrintSomething: Addition
PrintSomething: Addition other
TestSharedPtr2 UseCount: 1
PrintSomething: Addition other
TestSharedPtr UseCount: 2
TestSharedPtr2 UseCount: 1
~Simple: 1
boost::shared_ptr 也可以很方便的使用。并且没有 release() 函数。关键的一点，boost::shared_ptr 内部维护了一个引用计数，由此可以支持复制、参数传递等。boost::shared_ptr 提供了一个函数 use_count() ，此函数返回 boost::shared_ptr 内部的引用计数。查看执行结果，我们可以看到在 TestSharedPtr2 函数中，引用计数为 1，传递参数后（此处进行了一次复制），在函数TestSharedPtr 内部，引用计数为2，在 TestSharedPtr 返回后，引用计数又降低为 1。当我们需要使用一个共享对象的时候，boost::shared_ptr 是再好不过的了。
在此，我们已经看完单个对象的智能指针管理，关于智能指针管理数组，我们接下来讲到。
5、boost::scoped_array
boost::scoped_array 属于 boost 库，定义在 namespace boost 中，包含头文件#include<boost/smart_ptr.hpp> 便可以使用。
boost::scoped_array 便是用于管理动态数组的。跟 boost::scoped_ptr 一样，也是独享所有权的。
我们还是从代码开始分析：
void TestScopedArray() {
boost::scoped_array<Simple> my_memory(new Simple[2]); // 使用内存数组来初始化
if (my_memory.get()) {
my_memory[0].PrintSomething();
my_memory.get()[0].info_extend = "Addition";
my_memory[0].PrintSomething();
(*my_memory)[0].info_extend += " other"; // 编译 error，scoped_ptr 没有重载operator*
my_memory[0].release(); // 同上，没有 release 函数
boost::scoped_array<Simple> my_memory2;
my_memory2 = my_memory; // 编译 error，同上，没有重载 operator=
}
}
boost::scoped_array 的使用跟 boost::scoped_ptr 差不多，不支持复制，并且初始化的时候需要使用动态数组。另外，boost::scoped_array 没有重载“operator*”，其实这并无大碍，一般情况下，我们使用 get() 函数更明确些。
下面肯定应该讲 boost::shared_array 了，一个用引用计数解决复制、参数传递的智能指针类。
6、boost::shared_array
boost::shared_array 属于 boost 库，定义在 namespace boost 中，包含头文件#include<boost/smart_ptr.hpp> 便可以使用。
由于 boost::scoped_array 独享所有权，显然在很多情况下（参数传递、对象赋值等）不满足需求，由此我们引入 boost::shared_array。跟 boost::shared_ptr 一样，内部使用了引用计数。
我们还是从代码开始分析：
void TestSharedArray(boost::shared_array<Simple> memory) { // 注意：无需使用 reference (或const reference)
std::cout << "TestSharedArray UseCount: " << memory.use_count() << std::endl;
}
void TestSharedArray2() {
boost::shared_array<Simple> my_memory(new Simple[2]);
if (my_memory.get()) {
my_memory[0].PrintSomething();
my_memory.get()[0].info_extend = "Addition 00";
my_memory[0].PrintSomething();
my_memory[1].PrintSomething();
my_memory.get()[1].info_extend = "Addition 11";
my_memory[1].PrintSomething();
//(*my_memory)[0].info_extend += " other"; // 编译 error，scoped_ptr 没有重载 operator*
}
std::cout << "TestSharedArray2 UseCount: " << my_memory.use_count() << std::endl;
TestSharedArray(my_memory);
std::cout << "TestSharedArray2 UseCount: " << my_memory.use_count() << std::endl;
}
执行结果为：
Simple: 0
Simple: 0
PrintSomething:
PrintSomething: Addition 00
PrintSomething:
PrintSomething: Addition 11
TestSharedArray2 UseCount: 1
TestSharedArray UseCount: 2
TestSharedArray2 UseCount: 1
~Simple: 0
~Simple: 0
跟 boost::shared_ptr 一样，使用了引用计数，可以复制，通过参数来传递。
至此，我们讲过的智能指针有std::auto_ptr、boost::scoped_ptr、boost::shared_ptr、boost::scoped_array、boost::shared_array。这几个智能指针已经基本够我们使用了，90% 的使用过标准智能指针的代码就这 5 种。可如下还有两种智能指针，它们肯定有用，但有什么用处呢，一起看看吧。
7、boost::weak_ptr
boost::weak_ptr 属于 boost 库，定义在 namespace boost 中，包含头文件#include<boost/smart_ptr.hpp> 便可以使用。
在讲 boost::weak_ptr 之前，让我们先回顾一下前面讲解的内容。似乎boost::scoped_ptr、boost::shared_ptr 这两个智能指针就可以解决所有单个对象内存的管理了，这儿还多出一个 boost::weak_ptr，是否还有某些情况我们没纳入考虑呢？
回答：有。首先 boost::weak_ptr 是专门为 boost::shared_ptr 而准备的。有时候，我们只关心能否使用对象，并不关心内部的引用计数。boost::weak_ptr 是 boost::shared_ptr 的观察者（Observer）对象，观察者意味着 boost::weak_ptr 只对 boost::shared_ptr 进行引用，而不改变其引用计数，当被观察的 boost::shared_ptr 失效后，相应的 boost::weak_ptr 也相应失效。
我们还是从代码开始分析：
void TestWeakPtr() {
boost::weak_ptr<Simple> my_memory_weak;
boost::shared_ptr<Simple> my_memory(new Simple(1));
std::cout << "TestWeakPtr boost::shared_ptr UseCount: " << my_memory.use_count() << std::endl;
my_memory_weak = my_memory;
std::cout << "TestWeakPtr boost::shared_ptr UseCount: " << my_memory.use_count() << std::endl;
}
执行结果为：
Simple: 1
TestWeakPtr boost::shared_ptr UseCount: 1
TestWeakPtr boost::shared_ptr UseCount: 1
~Simple: 1
我们看到，尽管被赋值了，内部的引用计数并没有什么变化，当然，读者也可以试试传递参数等其他情况。
现在要说的问题是，boost::weak_ptr 到底有什么作用呢？从上面那个例子看来，似乎没有任何作用，其实 boost::weak_ptr 主要用在软件架构设计中，可以在基类（此处的基类并非抽象基类，而是指继承于抽象基类的虚基类）中定义一个 boost::weak_ptr，用于指向子类的boost::shared_ptr，这样基类仅仅观察自己的 boost::weak_ptr 是否为空就知道子类有没对自己赋值了，而不用影响子类 boost::shared_ptr 的引用计数，用以降低复杂度，更好的管理对象。
8、boost::intrusive_ptr
boost::intrusive_ptr属于 boost 库，定义在 namespace boost 中，包含头文件#include<boost/smart_ptr.hpp> 便可以使用。
讲完如上 6 种智能指针后，对于一般程序来说 C++ 堆内存管理就够用了，现在有多了一种boost::intrusive_ptr，这是一种插入式的智能指针，内部不含有引用计数，需要程序员自己加入引用计数，不然编译不过（⊙﹏⊙b汗）。个人感觉这个智能指针没太大用处，至少我没用过。有兴趣的朋友自己研究一下源代码哦J。
三、总结
如上讲了这么多智能指针，有必要对这些智能指针做个总结：
1、在可以使用 boost 库的场合下，拒绝使用 std::auto_ptr，因为其不仅不符合 C++ 编程思想，而且极容易出错[2]。
2、在确定对象无需共享的情况下，使用 boost::scoped_ptr（当然动态数组使用boost::scoped_array）。
3、在对象需要共享的情况下，使用 boost::shared_ptr（当然动态数组使用boost::shared_array）。
4、在需要访问 boost::shared_ptr 对象，而又不想改变其引用计数的情况下，使用boost::weak_ptr，一般常用于软件框架设计中。
5、最后一点，也是要求最苛刻一点：在你的代码中，不要出现 delete 关键字（或 C 语言的free 函数），因为可以用智能指针去管理。
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[1]参见《effective C++（3rd）》，条款06 。
[2]关于 boost 库的使用，可本博客另外一篇文章：《在 Windows 中编译 boost1.42.0》。
[3]读者应该看到了，在我所有的名字前，都加了命名空间标识符std::（或boost::），这不是我不想写 using namespace XXX 之类的语句，在大型项目中，有可能会用到 N 个第三方库，如果把命名空间全放出来，命名污染（Naming conflicts）问题很难避免，到时要改回来是极端麻烦的事情。当然，如果你只是写 Demo，可以例外。
待续 。。。