«Умные» указатели

Классы могут быть очень большими или экземпляров класса может быть очень много, в результате мы вынуждены создавать объекты в динамической памяти, т. к. размер стека ограничен. В разд. 13.14 мы уже рассматривали способы динамического создания объектов с помощью оператора new. В этом разделе мы рассмотрим проблемы при работе с динамическими объектами, а также научимся эти проблемы решать.

Итак, давайте создадим объект класса B внутри блока:

{
   B *pB = new B(20);
   // Выполняем операции
   std::cout << pB->y << std::endl; // 20
}
// Здесь указатель pB уже не существует
// Утечка памяти!!!

Указатель pB создан внутри блока (области, ограниченной фигурными скобками), следовательно, он является локальной переменной, область видимости которой ограничена блоком. После блока указатель pB уже не существует. В результате память под указатель будет освобождена, а вот динамическая память автоматически освобождена не будет и мы получим утечку памяти. Заметьте, что деструктор объекта не вызывается. Попробуйте вместо блока использовать бесконечный цикл while и понаблюдайте за размером памяти в Диспетчере задач Windows. Так вы очень быстро поймете, к чему может привести утечка памяти.

Чтобы избежать утечки памяти нужно динамическую память освобождать явным образом. Как вы уже знаете, для освобождения динамической памяти предназначен оператор delete. Давайте переделаем предыдущий пример и исправим ошибку:

{
   B *pB = new B(20);
   // Выполняем операции
   std::cout << pB->y << std::endl; // 20
   // Освобождаем динамическую память
   delete pB;
}
// Здесь указатель pB уже не существует
// Все равно возможна утечка памяти!!!

Итак, указатель после выхода из блока удаляется, динамическая память освобождается и вызывается деструктор. Вроде все хорошо, но это не так! Проблема заключается в том, что при выполнении операций с объектом может произойти ошибка, которая сгенерирует исключение. В результате поток управления не дойдет до оператора delete, динамическая память освобождена не будет и деструктор вызван не будет. В результате опять получаем утечку памяти:

try {
   B *pB = new B(20);
   // Выполняем операции
   throw std::exception();          // Генерация исключения
   std::cout << pB->y << std::endl;
   // Освобождаем динамическую память
   delete pB;
} catch (std::exception &ex) {
   std::cout << "Исключение обработано" << std::endl;
}
// Утечка памяти!!!

Результат (заметьте, что деструктор вызван не был):

B::B()
Исключение обработано

Для решения проблем с освобождением динамической памяти предназначены классы unique_ptr, shared_ptr и weak_ptr, которые называются «умными» указателями. Прежде чем использовать классы не забудьте подключить заголовочный файл memory:

#include <memory>

Учебник C++ (MinGW-W64) в формате PDF