C++内存管理

C++显式堆内存管理

性能上有一定优势，但有如下缺点：

• 野指针：指针指向的内容已经被释放，但是其他指针还可能指向它。
• 重复释放：重复释放一个已经释放的内存单元，或者释放一个野指针，都会导致C++运行时错误。
• 内存泄露：不再被使用的内存单元如果不被释放，就会一直占用内存单元。

C++11智能指针

主要有如下三种：

• unique_ptr：不能与其他智能指针共享所指对象的内存。一旦转移成功，就不能使用原来的指针，否则会导致运行时错误。
• shared_ptr：共享同一堆分配对象的内存，它在实现上采用引用指针。只有引用计数为零时，才会真正释放占有的堆内存。
• weak_ptr：指向shared_ptr指针分配的对象内存，但不拥有该内存。我们可以使用其lock成员来访问其指向内存的一个shared_ptr对象，当其所指向的内存无效时，返回空值（nullptr）。weak_ptr指针通常可以用来验证shared_ptr指针的有效性。

为什么Cocos2d-x不使用智能指针

有如下理由：

1. 智能指针有较大的性能损失。
2. 它需要程序员显示地声明智能指针。
3. 在需要引用的地方，一般应该使用weak_ptr指针，否则在Node被移除的时候还要手动减持shared_ptr指针的引用计数。

程序员每天都面对代码，他们需要更自然的内存管理方式，就像语言自身的特性一样，甚至几乎察觉不到背后的机制。

C++垃圾回收机制

• 基于引用计数：当对象被引用的次数变为零时，该对象即被视作垃圾而被回收。
• 基于跟踪处理：先产生跟踪对象的关系图，再进行垃圾回收。

不管采用哪种方式，垃圾回收机制都可以使内存管理变得更自然。

Cocos2d-x内存管理

引用计数

Cocos2d-x中的所有对象几乎都继承自Ref基类，Ref基类的主要职责就是对对象进行引用计数管理。

• 当一个对象使用new运算符分配内存时，引用计数为1。
• 调用retain()方法会增加其引用计数。
• 调用release()方法会减少其引用计数。并且在其引用计数为0时自动调用delete运算符删除对象并释放内存。

Ref的引用计数并不是线程安全的。在多线程中，我们需要通过处理互斥锁来保证线程的安全。

自动回收池（AutoreleasePool）

Cocos2d-x在每一帧结束的时候清理当前AutoreleasePool中的对象，因此可以使用autorelease()方法来声明一个对象指针加入AutoreleasePool。

为了化简这种声明，Cocos2d-x使用静态的create()方法来调用加入AutoreleasePool。同时，自定义的UI元素也应该遵循这样的风格。

AutoreleasePool队列

对于一些游戏对象而言，一帧的生命周期有些长。我们需要能够自定义AutoreleasePool的生命周长。AutoreleasePool在构造函数中将自身指针添加到PoolManager的AutoreleasePool队列中，并在析构函数中从队列中移除自己。通过在函数开头定义AutoreleasePool对象，就能控制Cocos2d-x中的autorelease对象的声明周期了。

不要动态分配AutoreleasePool对象，而始终使用自动变量。

Cocos2d-x中的智能指针

Cocos2d-x 3.1 引入了智能指针RefPtr<T>，是基于RAII实现的。

1. 构造函数
   RefPtr需要依赖Ref的引用计数来管理内存，因此所有类型T必须是Ref类型。

   • 对于使用左值作为构造函数的参数，会使得引用计数加1。
   • 而使用右值作为构造函数的参数，不会使得引用计数加1。而是使用了移动复制构造函数，将其对应的内存占用转移过来。

2. 赋值操作符

   • 对于使用左值来赋值，会使得引用计数加1。
   • 而使用右值来赋值，不会使得引用计数加1。而是使用了移动复制构造函数，将其对应的内存占用转移过来。不过，有一点不同的是会释放之前旧的资源的引用计数。

3. 弱引用赋值

   RefPtr通过提供一个weakAssign()方法来实现弱引用。
   但是在析构的时候，依然会release()一次。
   有什么用呢？示例如下：

   void a()  
   {  
       RefPtr<Texture2D> l;  
       l.weakAssign(new Texture2D);  
       // -- doSomething 
   
       return;  
   }

   在函数中并没有delete，但是依旧不会造成内存泄露。

4. 析构函数：对_ptr进行safe delete。

5. 重载了“*”和“->”操作符，使得其能够直接访问资源的地址。另外也可以通过get()方法来访问资源的地址。

6. RefPtr也重载了bool()操作符，使我们可以直接判断其有效性。

1. Cocos2d-x自动回收池和智能指针该用谁？
   作者的建议是，所有的UI元素都需要使用autorelease来管理，而游戏中的数据则使用智能智能RefPtr来管理。
2. RefPtr的缺陷
   
   1. 可以从外部修改引用计数。
   2. 虽然RefPtr提供了一种弱引用，不对其进行引用计数增加，但仍然表现为一个强类型智能指针的行为，它仍然可以对其资源进行修改。