unique_ptr 智能指针

unique_ptr 智能指针

std::unique_ptr 是 C++ 标准库中的一部分，位于 <memory> 头文件中。它的“唯一性”（unique）意味着它是独占的，即一个资源（例如动态分配的内存）只能由一个 unique_ptr 管理。

std::unique_ptr 的特性

1. 独占所****有权： std::unique_ptr 通过“独占所有权”来管理资源。每个 unique_ptr 对象拥有它所指向的资源，且资源只能有一个 unique_ptr 对象来管理。这意味着不能存在两个 unique_ptr 同时指向同一个资源。
2. 自动资源释放： 当 unique_ptr 被销毁时，它会自动释放所管理的资源。这消除了手动调用 delete 或 delete[] 的需要，大大减少了内存泄漏的风险。
3. 不可复制、可移动： unique_ptr 不允许复制（copy），因此不能有多个 unique_ptr 指向同一个对象。它只支持移动（move），意味着你可以通过移动语义将资源的所有权从一个 unique_ptr 转移到另一个。
4. 与裸指针兼容： 虽然 unique_ptr 不能直接复制，但它可以通过 get() 方法获取裸指针，并与其他裸指针函数兼容。get() 返回指向资源的原始指针，但不拥有资源的所有权。

初始化

std::unique_ptr是一个独占型的智能指针，它不允许其他的智能指针共享其内部的指针，可以通过它的构造函数初始化一个独占智能指针对象，但是不允许通过赋值将一个unique_ptr赋值给另一个unique_ptr。

// 创建一个unique_ptr
std::unique_ptr<int> ptr = std::make_unique<int>(10);

// 创建一个int 的 unique_ptr 并使用自定义的 deleter
std::unique_ptr<int, std::function<void(int*)>> ptr2(new int(10), [](int *p){ 
    cout<< "Deleting pointer: " << *p << endl;
    delete p; });

转移所有权（移动语义）

int main(){
    std::unique_ptr<int> ptr1 = std::make_unique<int>(10);
    std::unique_ptr<int> ptr2 = std::move(ptr1);  // 转移所有权

    std::cout << *ptr2 << std::endl;  // 输出10

    // ptr1 现在为空，无法再访问
    if (!ptr1) {
        std::cout << "ptr1 is now null" << std::endl;
    }
    
}

通过 std::move，ptr2 获得了 ptr1 所管理的资源的所有权，ptr1 成为一个空指针。

访问和修改资源

可以使用 * 操作符来解引用 unique_ptr，访问它所管理的资源。

int main(){
    std::unique_ptr<int> ptr = std::make_unique<int>(20);

    // 通过解引用访问资源
    *ptr = 30;

    // 或者使用指针成员函数 get()
    std::cout << *ptr << std::endl;  // 输出 30
}

删除器

unique_ptr指定删除器和shared_ptr指定删除器是有区别的，unique_ptr指定删除器的时候需要确定删除器的类型，所以不能像shared_ptr那样直接指定删除器，举例说明：

shared_ptr<int> ptr1(new int(10), [](int*p) {delete p; });	// ok
unique_ptr<int> ptr1(new int(10), [](int*p) {delete p; });	// error

int main()
{
    using func_ptr = void(*)(int*);
    unique_ptr<int, func_ptr> ptr1(new int(10), [](int*p) {delete p; });

    return 0;
}

在上面的代码中第7行，func_ptr的类型和lambda表达式的类型是一致的。在lambda表达式没有捕获任何变量的情况下是正确的，如果捕获了变量，编译时则会报错：

int main()
{
    using func_ptr = void(*)(int*);
    unique_ptr<int, func_ptr> ptr1(new int(10), [&](int*p) {delete p; });	// error
    return 0;
}

上面的代码中错误原因是这样的，在lambda表达式没有捕获任何外部变量时，可以直接转换为函数指针，一旦捕获了就无法转换了，如果想要让编译器成功通过编译，那么需要使用可调用对象包装器来处理声明的函数指针：

int main()
{
    using func_ptr = void(*)(int*);
    unique_ptr<int, function<void(int*)>> ptr1(new int(10), [&](int*p) {delete p; });
    return 0;
}