C++ 中的智能指针及其类型

智能指针的定义：智能指针是一种类模板，它的行为类似于常规指针，但能够自动管理所指向对象的生命周期。智能指针的主要目的是防止内存泄漏，确保在对象不再被使用时自动释放其占用的内存。

类型：

• std::unique_ptr：
  • 独占所有权：std::unique_ptr是一种独占式智能指针，它所指向的对象只能有一个unique_ptr拥有。这意味着不能对unique_ptr进行拷贝操作，但可以进行移动操作。
  • 示例：std::unique_ptr<int> ptr1 = std::make_unique<int>(5);，这里ptr1独占一个int对象，当ptr1超出作用域时，它所指向的int对象会被自动销毁。
  • 用途：适用于大多数情况下对动态分配对象的管理，特别是当对象的所有权明确且不需要共享时。例如，在一个函数内部创建一个对象并返回，或者管理一个资源的生命周期，确保在不需要时自动释放。
• std::shared_ptr：
  • 共享所有权：std::shared_ptr实现了共享式所有权。多个shared_ptr可以指向同一个对象，并且对象会在最后一个指向它的shared_ptr被销毁时才被释放。
  • 引用计数机制：它内部维护一个引用计数，每当有一个新的shared_ptr指向对象时，引用计数增加；当一个shared_ptr被销毁时，引用计数减少。当引用计数为 0 时，对象被释放。
  • 示例：std::shared_ptr<int> ptr2 = std::make_shared<int>(10);，可以有多个shared_ptr指向这个int对象，它们共享对象的所有权。
  • 用途：用于需要共享对象所有权的情况，如在多个对象之间共享资源，或者在数据结构中存储对象指针，并且希望在所有引用该对象的部分都不再需要时自动释放对象。
• std::weak_ptr：
  • 弱引用关系：std::weak_ptr是一种辅助shared_ptr的智能指针，它不参与对象的所有权管理，即不会增加对象的引用计数。它主要用于解决shared_ptr可能导致的循环引用问题。
  • 检查有效性：weak_ptr可以通过lock方法来尝试获取一个shared_ptr，如果对象还存在（即引用计数大于 0），则返回一个有效的shared_ptr；否则返回一个空的shared_ptr。
  • 示例：在一个树状结构中，如果节点之间使用shared_ptr相互引用，可能会导致循环引用。此时可以使用weak_ptr来打破这种循环，例如std::weak_ptr<Node> parent;来表示一个节点的父节点，它不会增加父节点的引用计数。
  • 用途：用于避免shared_ptr循环引用导致的内存泄漏，在需要对对象进行临时观察或非所有权引用的场景中非常有用。