C++ -- 智能指针（ C++11与boost库的智能指针及其使用）

最新推荐文章于 2025-05-28 09:52:01 发布

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#智能指针 #scoped_ptr #shared_ptr

本文介绍了C++智能指针的发展历程，从auto_ptr的管理权转移，到scoped_ptr的防拷贝特性，再到shared_ptr的引用计数和循环引用问题。同时，讨论了C++11中unique_ptr和shared_ptr的引入，以及如何通过定制删除器解决特定的内存释放问题。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

1 智能指针的引入

1.在动态内存管理中，如果new上一块空间，但是没有delete，就会产生内存泄露的问题。
2.但是有时候，我们new了，也delete了，但是还会出现问题。例如在new和delete之间调用了某个抛异常的函数，就有可能导致没有执行delete。

例如：fun2里面使用了new[]，最后也使用了delete[]，看着没有问题，但是在new和delete之间调用了fun1，而fun1里面抛了异常，但是在fun2的delete之前并没有捕获，就会导致delete没有执行，仍然会有内存泄露的问题。

void fun1()
{
      throw int(11);
}
void fun2()
{
      int* p = new int[10000];
      fun1();
      delete[] p;
}

int main()
{
      try
      {
           fun2();
      }
      catch (int& e)
      {
           cout << "捕获" << endl;
      }
      system("pause");
      return 0;
}

如果想要解决上面的问题，有一种方法：就是如果发现delete之前发现某个函数抛出了异常，就在delete之前捕获这个异常，并且在catch语句里面进行资源的释放，并且可以再将这个异常重新抛出。

void fun2()
{
      int* p = new int[10000];
      try
      {
           fun1();
      }
      catch(int& e)
      {
           delete[] p;
           cout << "重新抛出" << endl;
           throw;
      }
      delete[] p;
}

但是这种方法写着比较繁琐，而且如果代码很多，就有可能忘记哪个函数抛出了异常，会防不胜防。
3.因此，只要有一种方法，能够在出了作用域之后能够自动释放掉申请的空间，就会让空间得到正确的释放。而一个对象出了作用域会自动调用自己的析构函数，只要在析构函数里能够释放自己开辟的空间，就能达到目的。
4.智能指针就有上面的作用，能够自动的管理指针所指向的动态资源的释放。它不仅有着RAII的思想还能够像指针一样。（RAII：分配资源即初始化，即构造函数分配资源和初始化资源，在析构函数清理资源。像指针一样：能够解引用）。
5.智能指针实质上就是一个模板类，成员变量包含一个任意类型的指针，构造函数获得资源并初始化，析构函数清理资源。
注意：智能指针只能管理动态开辟的空间。

2 智能指针的发展史

智能指针都具有RAII的思想，即构造函数获得资源，析构函数清理资源，但是当用一个智能指针拷贝构造另一个智能指针的时候，有可能会有浅拷贝的问题，这个空间会被释放多次，智能指针的发展就是围绕着指针拷贝问题而走。

2.1 auto_ptr

（1）C++98里面有一个智能指针auto_ptr，对于拷贝构造和赋值运算符重载，该智能指针采用管理权转移的方式（当一个指针拷贝构造另一个指针时，当前指针就将对空间的管理权交给拷贝的那个指针，当前指针就指向空）；
（2）但是这种方式不符合指针的要求（可以允许多个指针指向同一块空间，将一个指针赋值给另一个指针的时候，就是需要让两个指针指向同一块空间，而auto_ptr只允许一块空间上只能有一个指针指向它），并且当管理权转移之后要想再访问之前的指针，就会出错，因为之前的指针已经为NULL，就会出现解引用空指针的问题。

2.2 scoped_ptr/shared_ptr

因为auto_ptr有缺陷，但是C++标准里面从C++98到C++11之间没有出现新的智能指针能解决这个缺陷，所以在这段时间内，boost这个官方组织就增加了智能指针（scoped_ptr，shared_ptr，weak_ptr等）

（1）scoped_ptr采用防拷贝的方式（防拷贝就是不允许拷贝，拷贝就会出错；防拷贝的实现：将拷贝构造和的赋值运算符重载只声明不实现，并且声明为私有）；
（2）shared_ptr为共享指针，里面采用引用计数，当有shared_ptr指向同一块空间的时候就增加引用计数，当引用计数减为0的时候才释放该智能指针管理的那块空间。
（3）但是shared_ptr有一个缺点，就是会出现循环引用的问题（当一个shared_ptr（如sp1)管理的空间里面包含一个shared_ptr的指针（_next），另一个shared_ptr（如sp2）管理的空间里面也包含一个shared_ptr指针(_prev）时，当sp1->_next = sp2；sp2->_prev = sp1;此时就会使得sp1和sp2的引用计数都变为2，当出了这个作用域sp1和sp2的引用计数都会减为1，但是只有引用计数为0时才会释放管理的空间，就会使得sp1和sp2管理的空间没有释放。
（4）所以利用weak_ptr来解决循环引用的问题，weak_ptr叫弱指针，它主要是为了配合shared_ptr使用，用来解决循环