某日二師兄參加XXX科技公司的C++工程師開發(fā)崗位第19面：

面試官：什么是智能指針？

二師兄：智能指針是C++11引入的類模板，用于管理資源，行為類似于指針，但不需要手動申請、釋放資源，所以稱為智能指針。

面試官：C++11引入了哪些智能指針？

二師兄：三種，分別是shared_ptr、unique_ptr、和weak_ptr。

面試官：說一說三種指針的特征及用途。

二師兄：好的。shared_ptr使用了引用計數(shù)（use count）技術(shù)，當(dāng)復(fù)制個shared_ptr對象時，被管理的資源并沒有被復(fù)制，而是增加了引用計數(shù)。當(dāng)析構(gòu)一個shared_ptr對象時，也不會直接釋放被管理的的資源，而是將引用計數(shù)減一。當(dāng)引用計數(shù)為0時，才會真正的釋放資源。shared_ptr可以方便的共享資源而不必創(chuàng)建多個資源。

二師兄：unique_ptr則不同。unique_ptr獨占資源，不能拷貝，只能移動。移動過后的unique_ptr實例不再占有資源。當(dāng)unique_ptr被析構(gòu)時，會釋放所持有的資源。

二師兄：weak_ptr可以解決shared_ptr所持有的資源循環(huán)引用問題。weak_ptr在指向shared_ptr時，并不會增加shared_ptr的引用計數(shù)。所以weak_ptr并不知道shared_ptr所持有的資源是否已經(jīng)被釋放。這就要求在使用weak_ptr獲取shared_ptr時需要判斷shared_ptr是否有效。

struct Boo;
struct Foo{
    std::shared_ptr<Boo> boo;
};
struct Boo{
    std::shared_ptr<Foo> foo;
};

二師兄：Foo中有一個智能指針指向Goo，而Goo中也有一根智能指針指向Foo，這就是循環(huán)引用，我們可以使用weak_ptr來解決這個文通。

Boo boo;
auto foo = boo.foo.lock();
if(foo)
{
    //這里通過獲取到了foo，可以使用
}else
{
    //這里沒有獲取到，不能使用
}

面試官：好的。智能指針是線程安全的嗎？

二師兄：是的。拋開類型T，智能指針是類型安全的。

面試官：為什么？

二師兄：因為智能指針底層使用的引用計數(shù)是atomic的原子變量，原子變量在自增自減時是線程安全的，這保證了多線程讀寫智能指針時是安全的。

面試官：好的。為什么盡量不要使用裸指針初始化智能指針？

二師兄：因為可能存在同一個裸指針初始了多個智能指針，在智能指針析構(gòu)時會造成資源的多次釋放。

面試官：為什么不要從智能指針中返回裸指針呢？

二師兄：是因為如果返回的裸指針被釋放了，智能指針持有的資源也失效了，對智能指針的操作是未定義的行為。

面試官：智能指針能夠持有數(shù)組嗎？

二師兄：shread_ptr和unique_ptr都可以持有數(shù)組。

面試官：那你知道在釋放資源的時候兩者有什么不同嗎？

二師兄：這個暫時還不清楚。。

面試官：可以使用靜態(tài)對象初始化智能指針嗎？

二師兄：讓我想想。。不可以，因為靜態(tài)對象的生命周期和進程一樣長，而智能指針的析構(gòu)的時候會導(dǎo)致靜態(tài)資源被釋放。這會導(dǎo)致未定義的行為。

面試官：如果需要在一個類中實現(xiàn)一個方法，這個方法返回這個類的shread_ptr實例，需要注意哪些東西？

二師兄：需要繼承std::enable_shared_from_this類，方法返回shared_from_this()。

struct Foo : public std::enable_shared_from_this<Foo>
{
    std::shared_ptr<Foo> get_foo()
    {
        return shared_from_this();
    }
};

面試官：為什么不直接返回this指針？

二師兄：額。。。不太清楚，但是這應(yīng)該是個范式。

面試官：好的，今天的面試結(jié)束了，請回去等通知吧。

今天二師兄的表現(xiàn)不錯，讓我們看看一些回答的不太理想的地方吧。

智能指針是線程安全的嗎？

很遺憾，使用不當(dāng)?shù)臅r候并不是。

#include <iostream>
#include <memory>
#include <thread>
#include <chrono>

struct Foo
{
    Foo(int i):i_(i){}
    void print() {std::cout << i_ << std::endl;}
    int i_;
};

int main(int argc, char const *argv[])
{
    {
        auto shptr = std::make_shared<Foo>(42);
        std::thread([&shptr](){
            std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
            shptr->print();
        }).detach();
    }
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    return 0;
}
// g++ test.cpp -o test -lpthread
// ./test 
// Segmentation fault

當(dāng)我們向另一個線程傳遞智能指針的引用時，由于use count并沒有加1，在shptr析構(gòu)時直接銷毀了管理的Foo實例，所以在線程中執(zhí)行shptr->print()會引發(fā)coredump。

修改起來也很簡單，把std::thread([&shptr]()改成std::thread([shptr]()即可。記住，智能指針盡量不要傳引用。

知道在釋放資源的時候shread_ptr和unique_ptr有什么不同嗎？

這里需要在shared_ptr構(gòu)造時傳入deleter，用來銷毀持有的數(shù)組，而unique_ptr無需此操作，因為unique_ptr重載了unique_ptr(T[])。

get_foo()方法為什么不直接返回this指針？

參考 ”為什么盡量不要使用裸指針初始化智能指針“。聰明的小伙伴，想想如果多次調(diào)用get_foo()會發(fā)生什么？

到此這篇關(guān)于C++面試八股文之智能指針詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++智能指針內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

最新評論