shared_ptr的智能指针控制块详解

# 1. 智能指针简介

智能指针是一种用于自动管理动态分配内存的指针类，可以帮助开发者避免内存泄漏等问题。在C++中，标准库提供了多种智能指针，其中`shared_ptr`是其中之一。

## 1.1 什么是智能指针

智能指针是一种封装了原始指针的类，它可以自动管理内存的生命周期，当不再需要使用动态分配的内存时，会自动释放该内存，从而避免内存泄漏。

## 1.2 智能指针的作用及优势

智能指针的主要作用是简化内存管理，减少程序员手动释放内存的工作量。通过智能指针，可以避免因忘记释放内存而导致的内存泄漏和野指针等问题。

## 1.3 shared_ptr的概述

`shared_ptr`是C++标准库提供的一种智能指针，它使用引用计数的方式来管理内存。多个`shared_ptr`可以共享同一个对象的所有权，当最后一个`shared_ptr`被销毁时，对象的内存会被释放。

在接下来的章节中，我们将深入探讨`shared_ptr`的基本用法、智能指针控制块结构、循环引用问题、以及`shared_ptr`与弱引用指针的配合使用等内容。

# 2. shared_ptr的基本用法

在本章中，我们将介绍shared_ptr智能指针的基本用法，包括初始化、赋值、拷贝、移动、get()和reset()方法的使用，以及如何自定义删除器来管理资源。

### 2.1 shared_ptr的初始化和赋值

在使用shared_ptr时，可以通过以下方式进行初始化和赋值：

import shared_ptr

# 初始化一个空的shared_ptr
ptr = shared_ptr()

# 初始化一个指向整数的shared_ptr
ptr = shared_ptr(10)

# 赋值给另一个shared_ptr
ptr2 = ptr

### 2.2 shared_ptr的拷贝和移动

shared_ptr支持拷贝和移动操作，示例如下：

import shared_ptr

# 拷贝shared_ptr
ptr1 = shared_ptr(10)
ptr2 = ptr1

# 移动shared_ptr
ptr3 = shared_ptr(20)
ptr4 = ptr3
ptr5 = ptr3

### 2.3 shared_ptr的get()和reset()方法

可以使用get()方法获得指针指向的对象地址，使用reset()方法重置shared_ptr，示例如下：

import shared_ptr

ptr = shared_ptr(10)
print(ptr.get())

ptr.reset()

### 2.4 shared_ptr的自定义删除器

通过自定义删除器，可以在shared_ptr释放资源时执行额外的操作，示例如下：

import shared_ptr

def custom_deleter(obj):
    print("Deleting object:", obj)

ptr = shared_ptr(10, custom_deleter)

# 3. 智能指针控制块结构

在使用智能指针时，控制块是一个非常重要的概念。控制块是用来管理指针的元数据，包括引用计数、指针的管理等信息。下面将详细介绍智能指针控制块的结构以及相关内容。

#### 3.1 智能指针控制块简介
智能指针的控制块一般通过一个类来实现，这个类包含了用于管理指针的所有信息。控制块中保存了指向堆上分配的对象的指针，同时还记录了引用计数等信息。在C++中，shared_ptr的控制块通常是在堆上动态分配的，而unique_ptr的控制块则是在栈上分配。

#### 3.2 shared_ptr控制块中的引用计数
shared_ptr的控制块中最关键的信息之一就是引用计数。引用计数用来记录有多少个shared_ptr指向同一个对象。每当一个新的shar