C++：智能指针-优快云博客

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智能指针简介

智能指针是一种对象，用于管理动态分配的内存资源，其主要特点是自动管理内存的释放，从而避免传统指针中的常见问题，如内存泄漏和悬空指针。

智能指针通常通过 RAII（Resource Acquisition Is Initialization）机制，将资源（如内存）的管理绑定到对象生命周期中。C++ 标准库和 Boost 提供了几种常用的智能指针。

C++ 标准库中的智能指针

1. `std::unique_ptr`

特点：
- 独占式所有权：一个对象只能被一个 unique_ptr 管理。
- 不允许拷贝，但可以通过 std::move 转移所有权。
- 占用内存小，适合简单场景。

用法：

#include <memory>
#include <iostream>

struct Foo {
    Foo() { std::cout << "Foo created\n"; }
    ~Foo() { std::cout << "Foo destroyed\n"; }
};

int main() {
    std::unique_ptr<Foo> ptr1 = std::make_unique<Foo>(); // 创建对象并管理
    // std::unique_ptr<Foo> ptr2 = ptr1; // 错误，不允许拷贝
    std::unique_ptr<Foo> ptr2 = std::move(ptr1); // 转移所有权
    return 0; // 程序结束时，ptr2 自动销毁对象
}

2. `std::shared_ptr`

特点：
- 共享式所有权：多个 shared_ptr 可以共享同一个对象的管理权。
- 使用引用计数实现，当引用计数变为 0 时释放内存。
- 适合多处需要访问同一资源的场景。

用法：

#include <memory>
#include <iostream>

struct Foo {
    Foo() { std::cout << "Foo created\n"; }
    ~Foo() { std::cout << "Foo destroyed\n"; }
};

int main() {
    std::shared_ptr<Foo> ptr1 = std::make_shared<Foo>(); // 创建并管理对象
    std::shared_ptr<Foo> ptr2 = ptr1; // 共享所有权
    std::cout << "Reference count: " << ptr1.use_count() << '\n'; // 输出 2
    return 0; // 引用计数为 0 时销毁对象
}

3. `std::weak_ptr`

特点：
- 弱引用：不增加引用计数。
- 主要用于解决 std::shared_ptr 的循环引用问题。
- 需要通过 lock() 方法访问实际对象。

用法：

#include <memory>
#include <iostream>

struct Foo {
    Foo() { std::cout << "Foo created\n"; }
    ~Foo() { std::cout << "Foo destroyed\n"; }
};

int main() {
    std::shared_ptr<Foo> sp = std::make_shared<Foo>();
    std::weak_ptr<Foo> wp = sp; // 弱引用，不影响引用计数
    if (auto ptr = wp.lock()) { // 获取 shared_ptr
        std::cout << "Object is alive\n";
    }
    sp.reset(); // 释放对象
    if (wp.lock() == nullptr) {
        std::cout << "Object is destroyed\n";
    }
    return 0;
}

常见智能指针对比

智能指针类型	所有权模式	拷贝/转移支持	用途	性能
`std::unique_ptr`	独占	转移（`std::move`）	独占资源，不需要共享的场景	高效（无额外开销）
`std::shared_ptr`	共享	支持拷贝	多个对象共享同一资源	有引用计数开销
`std::weak_ptr`	弱引用	不直接管理资源	避免 `shared_ptr` 的循环引用问题	需通过 `lock()` 访问