C++ 中的 std::unique_ptr 使用详解

最新推荐文章于 2025-04-22 10:28:07 发布

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在 C++11 引入了智能指针其主要目的是简化内存管理，避免手动管理内存时可能导致的内存泄漏和悬空指针问题。

本文将详细介绍 std::unique_ptr 的基本使用方法。

1. 什么是 std::unique_ptr？

std::unique_ptr 是 C++ 标准库中的一种智能指针类型，它独占所管理的动态内存对象。

即同一时间只能有一个 unique_ptr 对象指向某个内存区域。

当 unique_ptr 被销毁或超出作用域时，它自动释放所管理的内存，从而避免内存泄漏。

2. 如何创建和初始化 std::unique_ptr？

创建 unique_ptr 最常见的方式是使用 std::make_unique 函数。

该函数不仅可以创建一个智能指针，还会在堆上分配内存并初始化它。

示例代码：
#include<iostream>
#include<memory>  // 引入智能指针功能

int main() {
    std::unique_ptr<int> t1 = std::make_unique<int>(10);  // 创建并初始化
    std::cout << *t1 << std::endl;  // 访问智能指针指向的值
    return 0;
}
std::make_unique<int>(10) 创建了一个 unique_ptr<int>，并将整数 10 存储在堆内存中。
通过解引用操作符 * 可以访问指向的值。

3. std::unique_ptr 的常用操作

3.1 转移所有权

unique_ptr 不允许复制，只能转移所有权。

可以使用 std::move 来将 unique_ptr 的所有权从一个指针转移到另一个指针。

示例代码：

#include<iostream>
#include<memory>

int main() {
    std::unique_ptr<int> t1 = std::make_unique<int>(10);  // 创建并初始化
    std::cout << *t1 << std::endl;  // 访问值

    std::unique_ptr<int> t2 = std::move(t1);  // 转移所有权
    t2.reset(new int(20));  // 重置为一个新的对象

    if (t1) {
        std::cout << "t1 is not null" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "t1 is now null" << std::endl;  // t1 被移动后不再指向任何内存
    }

    std::cout << *t2 << std::endl;  // 输出新的值 20
    return 0;
}

std::move(t1) 将 t1 的所有权转移给 t2，之后 t1 不再管理内存。
reset() 可以重置 t2 指向新的对象，并释放原先的内存。

3.2 判断是否为空

unique_ptr 可以直接与 nullptr 进行比较，来检查是否为空。

示例代码：

if (t1) {
    // t1 不为空
} else {
    // t1 为空
}

3.3 获取裸指针

虽然 unique_ptr 是为了避免裸指针带来的内存问题，但有时我们仍然需要获取它所管理的裸指针，可以通过 get() 方法。

示例代码：

int* rawPtr = t2.get();  // 获取裸指针

4. 在类中使用 std::unique_ptr

std::unique_ptr 也可以用于类成员，自动管理类的动态内存。

示例代码：
#include<iostream>
#include<memory>

class Person {
public:
    void show() {
        std::cout << "Person class" << std::endl;
    }
};

int main() {
    std::unique_ptr<Person> t1 = std::make_unique<Person>();
    t1->show();  // 调用成员函数

    return 0;
}
在这个示例中，t1 是一个 unique_ptr，它管理一个 Person 对象。当 t1 超出作用域时，Person 对象会被自动销毁。

5. 自定义删除器

std::unique_ptr 允许用户自定义删除器，以便在销毁对象时执行额外的操作，比如释放其他资源。

示例代码：

#include<iostream>
#include<memory>

class Person {
public:
    ~Person() {
        std::cout << "Person is destroyed" << std::endl;
    }
};

struct CustomDeleter {
    void operator()(Person* p) const {
        std::cout << "Custom delete called" << std::endl;
        delete p;  // 自定义删除操作
    }
};

int main() {
    std::unique_ptr<Person, CustomDeleter> t1(new Person());
    // 自定义删除器将在 t1 超出作用域时被调用
    return 0;
}