Konzepte: Smartpointer in C++

Heute habe ich mich, seit längerer Zeit, im Rahmen einer Vorlesung mal wieder mit C++ befasst. Neben der Syntax zur Initialisierung von Klassen (insbesondere der Zuweisung der Inhalte an die Membervariablen, was das Konstruktorschreiben wesentlich erleichtert) waren Smartpointer ein relevantes Thema. Besonders befasst habe ich mit mit unique_ptr bzw. auto_ptr und shared_ptr, auf deren Konzepte ich kurz genauer eingehen möchte.

Smartpointer?

Smartpointer sind Pointer, die die normalen C-Referenzen wrappen und dadurch eine gewisse Garbage-Collection darstellen. Sie versuchen sicher zu stellen, dass keine mehrfachen deletes auf Zeiger aufgerufen werden oder Speicherlecks durch fehlende deletes zu vermeiden.

Unique-ptr

Unique-pointer, bzw. in älteren Fassungen auto-ptr (Referenz: Hier) dienen dazu, einen eindeutigen Eigentümer für Pointer zu bestimmen. Mehrere Eigentümer sollten nicht erlaubt sein. Das Konzept ist aber nur hilfreich, wenn der Besitzer klar bestimmbar ist. Ein einfaches Beispiel wäre eine Staffelstab, der zwischen beliebig vielen Robotern hin- und hergegeben werden kann. Es ist eindeutig bestimmbar, dass der Stab nur bei einem Roboter sein kann. Mit Hilfe eines unique-pointers kann der eindeutige Besitzer gesichert werden. Sobald jedoch unklar ist, wer der Besitzer eines Objektes ist, sollte ein anderes Konzept verwendet werden.

Shared-ptr

Der Shared-Pointer dient dazu, für ein Objekt eine blebiege Anzahl an Eigentümer festzulegen und das Objekt erst dann zu löschen, wenn kein Eigentümer mehr da ist. Die Referenz hierfür ist hier zu finden. Ein einfaches Beispiel hierfür ist ein Buffet, an dem mehrere Roboter teilnehmen. Das Buffet soll erst aufgeräumt werden, solange Roboter da sind und daran teilnehmen. Shared-Pointer funktionieren über einen internen Referenzenzähler, der die Besitzer zählt. Der Zeiger wird erst bei 0 Besitzern freigegeben. Shared-ptr sollten vor allem bei komplexen, aber größtenteils unveränderlichen Eigentumsverhältnissen genutzt werden. Bei vielen, kleinen Objekten die oft verschoben werden, ist davon abzuraten. Die Laufzeit ist hierfür zu groß.

Beispiele

Die oben genannten Roboterbeispiele sind in diesem Repository zu finden.