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对标准库的扩充：智能指针和引用计数*
RAII 与引用计数*
引用计数是为了防止内存泄漏而产生的。基本思想是对于动态分配的对象，进行引用计数，每当增加一次对同一个对象的引用，对象的引用计数就会增加一次，每删除一次引用，引用计数就会减一，当一个对象的引用计数减为零时，就自动删除指向的堆内存。
传统 C++ 中，需要手动释放资源。通常的做法是对于一个对象而言，在构造函数中申请空格键，而在析构函数中释放空间，也就是常说的 RAII 资源获取即初始化技术。
当我们需要将对象在自由存储上分配时，传统 C++ 中使用 new 和 delete，而 C++11 引入了智能指针的概念，使用了引用计数的想法。智能指针包括 std::shared_ptr/std::unique_ptr/std::weak_ptr，包含头文件 <memory>。
引用计数不是垃圾回收，引用计数能够尽快收回不再被使用的对象，同时在回收的过程中不会造成长时间等待，更能够清晰明确地表明资源的声明周期。
std::shared_ptr*
std::shared_ptr 是一种智能指针，它能够记录多少个 shared_ptr 共同指向一个对象，从而消除显式地调用 delete，当引用计数变为零时就会将对象自动删除。
std::make_shared 就能够用来消除显式地使用 new，所以 std::make_shared 会分配创建传入参数中的对象，并返回这个对象类型的 std::shared_ptr 指针。
#include <iostream>
#include <memory>
void foo(std::shared_ptr<int> i)
{
(*i)++;
}
int main()
{
// auto pointer = new int(10); // 非法, 不允许直接赋值
// 构造了一个 std::shared_ptr
auto pointer = std::make_shared<int>(10);
foo(pointer);
std::cout << *pointer << std::endl; // 11
// 离开作用域前，shared_ptr 会被析构，从而释放内存
return 0;
}
std::shared_ptr 可以通过 get() 方法来获取原始指针，通过 reset() 来减少一个引用计数，并通过 use_count() 来查看一个对象的引用计数。
auto pointer = std::make_shared<int>(10);
auto pointer2 = pointer; // 引用计数+1
auto pointer3 = pointer; // 引用计数+1
int *p = pointer.get(); // 这样不会增加引用计数
std::cout << "pointer.use_count() = " << pointer.use_count() << std::endl; // 3
std::cout << "pointer2.use_count() = " << pointer2.use_count() << std::endl; // 3
std::cout << "pointer3.use_count() = " << pointer3.use_count() << std::endl; // 3
pointer2.reset();
std::cout << "reset pointer2:" << std::endl;
std::cout << "pointer.use_count() = " << pointer.use_count() << std::endl; // 2
std::cout << "pointer2.use_count() = " << pointer2.use_count() << std::endl; // 0, pointer2 已 reset
std::cout << "pointer3.use_count() = " << pointer3.use_count() << std::endl; // 2
pointer3.reset();
std::cout << "reset pointer3:" << std::endl;
std::cout << "pointer.use_count() = " << pointer.use_count() << std::endl; // 1
std::cout << "pointer2.use_count() = " << pointer2.use_count() << std::endl; // 0
std::cout << "pointer3.use_count() = " << pointer3.use_count() << std::endl; // 0, pointer3 已 reset
std::unique_ptr*
std::unique_ptr 是一种独占的智能指针，它禁止其他智能指针与其共享同一个对象，从而保证代码安全。
std::unique_ptr<int> pointer = std::make_unique<int>(10); // make_unique 从 C++14 引入
std::unique_ptr<int> pointer2 = pointer; // 非法
std::move 将其转移给其他的 unique_ptr ： #include <iostream>
#include <memory>
struct Foo {
Foo() { std::cout << "Foo::Foo" << std::endl; }
~Foo() { std::cout << "Foo::~Foo" << std::endl; }
void foo() { std::cout << "Foo::foo" << std::endl; }
};
void f(const Foo &) {
std::cout << "f(const Foo&)" << std::endl;
}
int main() {
std::unique_ptr<Foo> p1(std::make_unique<Foo>());
// p1 不空, 输出
if (p1) p1->foo();
{
std::unique_ptr<Foo> p2(std::move(p1));
// p2 不空, 输出
f(*p2);
// p2 不空, 输出
if(p2) p2->foo();
// p1 为空, 无输出
if(p1) p1->foo();
p1 = std::move(p2);
// p2 为空, 无输出
if(p2) p2->foo();
std::cout << "p2 被销毁" << std::endl;
}
// p1 不空, 输出
if (p1) p1->foo();
// Foo 的实例会在离开作用域时被销毁
}
std::weak_ptr*
std::shared_ptr 依然存在资源无法释放的问题：
#include <iostream>
#include <memory>
class A;
class B;
class A {
public:
std::shared_ptr<B> pointer;
~A() {
std::cout << "A 被销毁" << std::endl;
}
};
class B {
public:
std::shared_ptr<A> pointer;
~B() {
std::cout << "B 被销毁" << std::endl;
}
};
int main() {
std::shared_ptr<A> a = std::make_shared<A>();
std::shared_ptr<B> b = std::make_shared<B>();
a->pointer = b;
b->pointer = a;
return 0;
}
运行结果为 a,b 都不会被销毁，因为其内部的 pointer 同时又引用了 a,b，使得引用计数均变为 2，而离开作用域时，a,b 智能指针被虚构，却智能造成引用计数减一，导致对象指向的内存区域引用计数不为零，而外部已经没有办法找到这块区域，造成内存泄漏。
解决办法就是使用弱引用指针 std::weak_ptr，相比较而言，std::shared_ptr 是一种强引用。弱引用不会引起引用计数增加。std::weak_ptr 没有 * 和 -> 运算符，所以不能对资源进行操作，它的唯一作用就用于检测 std::shared_ptr 是否存在，expired() 方法在资源未被释放时，会返回 true，否则返回 false。
总结*
C++11 引入智能指针，一定程度上消除了 new/delete 的滥用。