【现代C++】智能指针

在现代C++中，智能指针是用来管理动态分配的内存，自动进行资源回收，以减少内存泄漏和提升代码安全性。主要有三种类型的智能指针：std::unique_ptr、std::shared_ptr和std::weak_ptr。以下是这些智能指针的详细介绍：

1. std::unique_ptr

std::unique_ptr是一种独占所有权的智能指针，保证同一时间内只有一个unique_ptr指向特定资源。当unique_ptr超出作用域时，它所管理的资源将被自动释放。

#include <memory>

void uniquePtrExample() {
    std::unique_ptr<int> ptr(new int(10)); // 创建unique_ptr
    // std::unique_ptr<int> ptr2 = ptr; // 错误：不能复制unique_ptr
    std::unique_ptr<int> ptr2 = std::move(ptr); // 正确：转移所有权
}

2. std::shared_ptr

std::shared_ptr是一种共享所有权的智能指针。多个shared_ptr可以指向同一个资源。每个shared_ptr都有一个关联的引用计数，当新的shared_ptr指向资源时，计数增加；当shared_ptr被销毁或重新指向时，计数减少。当引用计数变为零时，资源被释放。

#include <memory>

void sharedPtrExample() {
    std::shared_ptr<int> ptr1(new int(20));
    std::shared_ptr<int> ptr2 = ptr1; // 正确：两个shared_ptr共享同一个资源

    std::cout << *ptr1 << " " << *ptr2 << std::endl; // 输出20 20
    std::cout << ptr1.use_count() << std::endl; // 输出2，表示有两个shared_ptr指向资源
}

3. std::weak_ptr

std::weak_ptr是一种不拥有资源所有权的智能指针，它设计用来解决shared_ptr相互引用时的循环引用问题。weak_ptr指向shared_ptr管理的资源，但不会增加或减少引用计数。通过weak_ptr，你可以访问资源，但首先需要将其转换为shared_ptr。

#include <memory>

void weakPtrExample() {
    std::shared_ptr<int> sharedPtr = std::make_shared<int>(30);
    std::weak_ptr<int> weakPtr(sharedPtr);

    std::cout << *sharedPtr << std::endl; // 输出30
    if (std::shared_ptr<int> tempSharedPtr = weakPtr.lock()) { // 将weak_ptr转换为shared_ptr
        std::cout << *tempSharedPtr << std::endl; // 输出30
    } else {
        std::cout << "资源已被释放" << std::endl;
    }
}

4. 智能指针与自定义删除器

智能指针允许你指定自定义删除器，这在管理非内存资源时非常有用。

#include <memory>
#include <iostream>

void customDeleterExample() {
    auto deleter = [](int* ptr) {
        std::cout << "自定义删除器释放内存" << std::endl;
        delete ptr;
    };

    std::unique_ptr<int, decltype(deleter)> ptr(new int, deleter);
}