C/C++知识要点5——智能指针原理及自定义实现

最新推荐文章于 2025-06-16 13:11:20 发布
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#智能指针 #引用计数

本文介绍了智能指针的基本概念，并详细讲解了如何自定义实现智能指针，包括初始化时设置引用计数为1，拷贝构造和赋值操作时的引用计数调整，以及析构时的引用计数检查和对象删除机制。

智能指针概述：

智能指针用来管理动态对象。其行为类似于常规指针，重要的区别是：它负责自动释放所指向的对象。
C++ 11标准库提供两种智能指针：shared_ptr、unique_ptr
区别是：shared_ptr允许多个指针指向同一个对象；unique_ptr则独占所指向的对象。
另外，还有一种weak_ptr的伴随类，它是一种弱引用，指向shared_ptr所管理的对象。
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【C++】智能指针
fight_p的博客
03-02 3757
为什么需要智能指针呢？有了智能指针带来了什么问题？库里是如何解决的？就不得不说智能指针发展的历史。auto_ptr的解决方法、unique_ptr解决方法、shared_ptr解决方法。shared_ptr线程安全问题、循环引用问题。还有定制删除器。
自定义智能指针
weixin_41377572的博客
02-16 177
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #include <iostream> #include <memory> using namespace std; //智能指针自动回收内存 不用delete或者显式调用析构函数 class A{ public: A(int a){ cout<<"this is A(int a)----"&...
C++智能指针——自定义简单智能指针
weixin_43945471的博客
03-17 263
C++智能指针——自定义简单智能指针
c++（19）自定义的智能指针
tr_ainiyangyang的博客
07-12 626
这里主要是练习一下操作符重载。从比较简单的层面来看，智能指针是RAII(Resource Acquisition Is Initialization，资源获取即初始化)机制对普通指针进行的一层封装。这样使得智能指针的行为动作像一个指针，本质上却是一个对象，这样可以方便管理一个对象的生命周期。使用智能指针时要注意，在c++中，智能指针一共定义了4种：auto_ptr、unique_ptr、shared_ptr 和 weak_ptr。其中，auto_ptr 在 C++11已被摒弃，在C++17中已经移除不可用。
智能指针——C++
mankeywang的博客
04-22 1391
先定义一个类~ cat();void cat_info() const //输出一下成员name的值 {} void set_cat_name(const std :: string & name) //修改成员name的值 {"mimi" };使用std::make_unique的方式：推荐使用的方式//方法一 std::make_unique std :: unique_ptr < cat > u_c_p4 = std :: make_unique < cat >("ee");
C++中的智能指针...
微风
09-04 1609
智能指针就是智能，自动化地管理指针所指向的动态资源的释放，那仫既然已经有了指针的概念那仫为什仫还会有智能指针呢？请看下面一种场景      void fun() { int *ptr=new int(1); if(1) throw 1; delete ptr; } void test1() { try { fun(); } catch(...)
C++_智能指针
weixin_41849360的博客
08-18 301
C++ 智能指针
智能指针 c++
weixin_45524582的博客
06-16 572
智能指针是现代 C++ 内存管理的核心工具，正确使用可消除 90% 以上的内存管理问题。头文件中，用于自动管理动态分配的内存，防止内存泄漏。智能指针是 C++11 引入的内存管理工具，位于。
【C++】智能指针的使用及其原理
2301_78724721的博客
02-13 1157
什么是内存泄漏：内存泄漏指因为疏忽或错误造成程序未能释放已经不再使⽤的内存，⼀般是忘记释 放或者发⽣异常释放程序未能执⾏导致的。内存泄漏并不是指内存在物理上的消失，⽽是应⽤程序分 配某段内存后，因为设计错误，失去了对该段内存的控制，因⽽造成了内存的浪费。内存泄漏的危害：普通程序运⾏⼀会就结束了出现内存泄漏问题也不⼤，进程正常结束，⻚表的映射 关系解除，物理内存也可以释放。
C++11中智能指针的原理、使用、实现
weixin_30367873的博客
05-08 6227
目录 理解智能指针的原理 智能指针的使用 智能指针的设计和实现 1.智能指针的作用 C++程序设计中使用堆内存是非常频繁的操作，堆内存的申请和释放都由程序员自己管理。程序员自己管理堆内存可以提高了程序的效率，但是整体来说堆内存的管理是麻烦的，C++11中引入了智能指针的概念，方便管理堆内存。使用普通指针，容易造成堆内存泄露（忘记释放），二...
C++中的智能指针
这里是RabbitTuzi哦~
06-27 5754
本篇文章探讨了C++中的内存管理问题以及解决方案。C++作为一种直接操作内存的语言，开发人员需要自行负责内存的分配和释放，但这容易导致内存泄漏、悬空指针和二次释放等问题的出现。为了解决这些问题，C++提供了智能指针技术。智能指针通过封装指针和引入引用计数等机制，实现了自动化的内存管理和资源释放。本文详细介绍了智能指针的概念、作用和常见类型，如unique_ptr、shared_ptr和weak_ptr，并讨论了它们的实现原理和适用场景。此外，还探讨了智能指针的性能考虑以及如何避免循环引用和内存泄漏的技巧。
使用C语言去模拟智能指针
最新发布
08-30
<think> 嗯，用户想了解如何在C语言中模拟智能指针的实现方法。用户引用的资料虽然提到了C++的智能指针，但明确要求用C语言模拟方案。 用户可能是嵌入式开发者或学习C语言的内存管理，因为C++智能指针无法直接用于C项目。深层需求应该是避免手动内存管理的风险，特别是内存泄漏和重复释放问题。 从引用资料看，核心思想是利用结构体封装指针和析构函数指针，参考了引用[^1]提到的"类模板"思路和引用[^3]的自定义删除器概念。需要特别注意C语言没有构造函数/析构函数自动调用机制，必须手动创建释放函数。 技术要点分解： 1️⃣ 结构体设计：包含原始指针和销毁回调函数指针，如引用[^1]提到的"重载运算符"思想转化为C的函数指针 2️⃣ 创建接口：类似shared_ptr的构造函数，需显式传入销毁方法（如引用[^3]的deletor） 3️⃣ 访问机制：通过宏模拟->操作符（如引用[^2]的指针行为模拟） 4️⃣ 生命周期：严格配对使用create_release，确保每次malloc都有对应release 特别考虑循环引用问题——引用[^2]的shared_ptr例子在C语言中更难解决，可能需要弱指针机制。但用户当前需求是基础实现，先聚焦RAII核心功能。 用户示例代码里的内存泄漏场景（引用[^4]的for循环new）正是智能指针要解决的典型问题。在C模拟方案中，如果用户正确使用SmartPointer_Release，就能自动回收资源。 </think> 在C语言中模拟智能指针的核心思想是**手动实现资源获取即初始化(RAII)**，通过结构体和函数封装指针的生命周期管理。以下是具体实现方法和示例： ### 一、实现原理 1. **结构体封装** 用结构体存储原始指针和资源释放函数指针： ```c typedef void (*Destructor)(void*); // 自定义析构函数类型 typedef struct { void* ptr; // 原始指针 Destructor dtor; // 对应的析构函数 } SmartPointer; ``` 2. **关键操作函数** - `SmartPointer create_pointer(void* p, Destructor d)` - `void release_pointer(SmartPointer sp)` - 宏模拟指针运算符（如 `PTR_ACCESS(sp)`） --- ### 二、完整实现示例 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 定义析构函数类型 typedef void (*Destructor)(void*); // 智能指针结构体 typedef struct { void* ptr; Destructor dtor; } SmartPointer; // 创建智能指针 SmartPointer create_pointer(void* p, Destructor d) { return (SmartPointer){ .ptr = p, .dtor = d }; } // 释放资源 void release_pointer(SmartPointer sp) { if(sp.ptr && sp.dtor) { sp.dtor(sp.ptr); // 调用注册的析构函数 } } // 访问指针的宏（模拟 -> 运算符） #define PTR_ACCESS(sp) (*(typeof(*sp.ptr)*)&sp.ptr) // 示例类型 typedef struct { int id; char name[20]; } Resource; // 资源析构函数 void resource_destructor(void* res) { Resource* r = (Resource*)res; printf("释放资源: ID=%d, Name=%s\n", r->id, r->name); free(res); } int main() { // 创建资源 Resource* r = malloc(sizeof(Resource)); r->id = 1001; snprintf(r->name, 20, "TestResource"); // 封装为智能指针 SmartPointer sp = create_pointer(r, resource_destructor); // 使用资源（模拟指针访问） printf("使用资源: ID=%d, Name=%s\n", PTR_ACCESS(sp).id, PTR_ACCESS(sp).name); // 自动释放（作用域结束时手动调用） release_pointer(sp); return 0; } ``` ### 三、关键特性说明 1. **内存安全** 通过 `release_pointer` 确保资源释放，避免泄漏（对比引用[^4]的内存泄漏场景） 2. **自定义析构** 支持注册不同类型的析构函数（如引用[^3]的 `deletor` 概念） 3. **访问控制** 使用宏 `PTR_ACCESS` 模拟指针行为（类似引用[^1]的运算符重载） 4. **循环引用限制** C语言中需手动打破循环引用（无C++的 `weak_ptr` 等效机制） --- ### 四、应用场景 1. **资源敏感型系统**（如嵌入式开发） 2. **跨C/C++项目兼容** 3. **需要明确生命周期的对象管理** 4. **替代裸指针的复杂数据结构**（如链表节点，参考引用[^2]） > **注意事项**：由于C语言无自动析构，需在作用域结束时**显式调用** `release_pointer()`。复杂项目可结合 `__attribute__((cleanup))`（GCC扩展）实现自动释放[^3]。 --- ### 相关问题 1. C语言模拟智能指针如何处理循环引用问题？ 2. 如何扩展此实现使其支持引用计数？ 3. 在资源受限系统中使用智能指针有哪些优化技巧？ 4. C语言智能指针与C++的 `shared_ptr` 在性能上有何差异？
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