Chapter 05: Smart Pointers and Memory Management ¶

Chapter 05 Smart Pointers and Memory Management についてのノート。

5.1 RAII and Reference Counting ¶

参照カウンターの概念をおさらいしておくこと。
RAII の格言を忘れぬこと。

従来の C++ ではリソースを解放するために new と delete を使うことを忘れないようにする必要があった。C++11 で参照カウンターを利用したスマートポインターの概念が導入され、プログラマーが手動で解放することを気にする必要がなくなった。ヘッダーファイル <memory> をインクルードしてスマートポインター各種を用いる。

参照カウンターはガベージコレクションの手法よりも、不用オブジェクトを早く回収することができ、再利用処理中に長い待ち時間が発生することはない。資源の寿命をより明確に示す。

5.2 `std::shared_ptr`¶

クラステンプレート std::shared_ptr がいちばん普通の参照カウンター方式スマートポインターであり、カウンターがゼロになると管理下の資源を解放する。

関数テンプレート std::make_shared を使えば、明示的に new を使う必要がなくなる。std::make_shared は指定引数からオブジェクトを生成、確保する。そして、このオブジェクト型の std::shared_ptr オブジェクトを返す。

auto pointer = std::make_shared<int>(10);

std::shared_ptr には次のようなメソッドがある：

メソッド	操作
`get()`	生のポインターを得る
`reset()`	参照カウントを減らす
`use_count()`	参照カウントを見る

コード例で注目したいのは：

スマートポインターの宣言と初期化に auto を常に使うのが良い。
コピーコンストラクターでカウンターが増える。この例では関数 foo の呼び出しが値渡しであるので、コピーが発動する。
reset() を呼び出したスマートポインターの生のポインターは nullptr となる。かつ、共有関係にあるスマートポインターすべての参照カウンターが減る。

5.3 `std::unique_ptr`¶

スマートポインター std::unique_ptr は排他的で、同じ生ポインターを共有するような他のスマートポインターの存在しないことを保証する。つまりコピーすることができない。しかし、std::move を使って、他の unique_ptr に移すことなどは可能であることに注意。

std::make_shared の std::unique_ptr 版は C++11 では存在しない。

5.4 `std::weak_ptr`¶

std::shared_ptr は次のような使い方をすると解放漏れが生じる。デストラクターを実装して、デバッガーでステップ実行すればわかる：

class A;
class B;

class A {
public:
    std::shared_ptr<B> pointer;
};

class B {
public:
    std::shared_ptr<A> pointer;
};

auto a = std::make_shared<A>();
auto b = std::make_shared<B>();
a->pointer = b;
b->pointer = a;

ここで std::weak_ptr を採用する。これは参照カウンターを増やさない。 A::pointer または B::pointer の少なくとも一方の shared_ptr を weak_ptr にすれば A と B 双方のデストラクターが作動する。

std::weak_ptr には operator* や operator-> が実装されていないため、生の資源を操作することはできない。

std::weak_ptr は std::shared_ptr が存在するかどうかをチェックすることができる。

std::weak_ptr::expired() は資源が解放されていない場合に限り false を返す。

また、元のオブジェクトを指す std::shared_ptr を取得する目的で使用することもできる。

std::weak_ptr::lock() は、資源が解放されていない場合に限り、元の std::shared_ptr を返す。

読者ノート

本文は lock しか言及していないが、owner_before というメソッドもある。これらを使って本文の例を書き換えたものを考えたい。

std::weak_ptr - cppreference.com

Conclusion ¶

多くの言語で一般的な技術であるスマートポインターだが、C++ ではこの技術が最近導入された。

Chapter 05: Smart Pointers and Memory Management¶

5.1 RAII and Reference Counting¶

5.2 std::shared_ptr¶

5.3 std::unique_ptr¶

5.4 std::weak_ptr¶

Conclusion¶

Further Readings¶

Chapter 05: Smart Pointers and Memory Management ¶

5.1 RAII and Reference Counting ¶

5.2 `std::shared_ptr`¶

5.3 `std::unique_ptr`¶

5.4 `std::weak_ptr`¶

Conclusion ¶

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