C++进阶STL-智能指针

最新推荐文章于 2025-07-05 20:28:51 发布

zzyczzyc

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分类专栏： STL

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/zzyczzyc/article/details/90518652

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本文介绍了C++中的智能指针，包括std::auto_ptr（已弃用）、std::unique_ptr、std::shared_ptr和std::weak_ptr。智能指针用于自动管理内存，避免内存泄露。其中，unique_ptr是独占式，shared_ptr允许多个指针共享，weak_ptr则用于解决shared_ptr的循环引用问题。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

参考１
 参考２

文章目录

介绍

在使用智能指针之前，一般都是用new和delete来进行内存的管理，但是一旦忘记delete，这样容易造成内存泄露。从而导致智能指针的出现，它只需要你创建，之后就不需要你管，也不需要你手动释放，到该释放的地方，它会自动释放。

原理：其实智能智能是一个模板类，内部有指向模板的一个指针，释放使用析构函数进行，所以这是自动的过程。定义在<memory> 命名空间 std

四种智能指针

std::auto_ptr(已经被C++11弃用)

使用的时候会给警告：is deprecated

注意：不建议使用，但是如果使用，记住它是独占式，将p2 = p1 ,那么p1 则是nullptr,如果再通过p1去操作，程序会直接崩溃

std::unique_ptr

介绍：正如名字一样，它也是独占式的指针，尝试将它复制给其他指针会编译报错，但是可以通过std::move()进行操作，操作之后原先的指针也不能用，这也解释了unique的含义。

    std::unique_ptr<Person> p1(new Person(1));
    int id = p1->GetId();

    // std::unique_ptr<Person> p2 = p1; 报错
    std::unique_ptr<Person> p2 = std::move(p1);

    id = p2->GetId();
    cout << id << endl;

    // id = p1->GetId(); p1交给p2之后，便不能用了

补充：boost库的 boost::scoped_ptr 也是一个独占式的智能指针，但是它不允许转移所有权，从始而终都只对一个资源负责，它更安全谨慎，但是应用的范围也更狭窄

std::shared_ptr

介绍：shared_ptr 是一种共享式所有权的指针，它允许多个指针指向同一个对象，既然它提供多个指针指向同一个对象的功能，但是到底由谁来释放？我们想的肯定是由最后一个指针来进行释放工作，如何知道当前的已经是最后一个指针了？所以引入了额外开销：计数
shared_ptr 除了拥有一个指向目标对象的指针外，还有一个指向 “计数区域(里面有计数器)” 的指针, 结构大概这样：

当每次进行复制shared_ptr的时候，通过ptr2间接的操作counter+1，某处shared_ptr“释放”的时候，counter-1,直到０，才去真正释放object对象和counter区域

{ 
    std::shared_ptr<Person> p1(new Person(1)); // counter:1

    int id = 1;
    while(id--)
    {
	std::shared_ptr<Person> p2 = p1; //counter:2
    } // counter:1
    
    std::shared_ptr<Person> p3 = p1; // counter:2


} // counter:0

缺陷：存在循环引用计数不正常（采用weak_ptr可以解决此问题），详细见参考１，２

std::weak_ptr

weak_ptr 是为了辅助shared_ptr而存在，在上面shared_ptr 前提条件下，在counter里面加入weak_counter计数器，所以有了两个计数器(shared_counter, weak_counter)
weak_ptr存在的机制依赖于以下几个条件：

weak_ptr 可由另一个weak_ptr或者shared_ptr构造
weak_ptr的构造和析构不会引起shared_count的增加或减少，只会引起weak_count的增加或减少。
被管理资源的释放只取决于shared_counter计数，当shared_counter计数为0，才会释放被管理资源。即weak_ptr不控制资源的生命周期
计数区域的释放却取决于shared计数和weak计数，当两者均为0时，才会释放计数区域

可以利用weak_ptr的成员函数use_count() 来查看share_counter的计数值

int main(void)
{
    std::shared_ptr<Person> p1(new Person(1)); // counter:1
    std::weak_ptr<Person> pp1 = p1;
    cout << pp1.use_count() << endl;

    int id = 1;
    while(id--)
    {
	std::shared_ptr<Person> p2 = p1; //counter:2
	cout << pp1.use_count() << endl;


    } // counter:1
    
    cout << pp1.use_count() << endl;
    std::shared_ptr<Person> p3 = p1; // counter:2
    cout << pp1.use_count() << endl;

    return 0;
} // counter:0

执行结果：

weak_ptr 没有重载 -> 和* 符号，所以没有办法进行操作，但是可以使用lock()获得一个可用的shared_ptr, 如果没有可用的shared_ptr，返回的是空指针。

    std::shared_ptr<Person> p1(new Person(1));

    std::weak_ptr<Person> p2 = p1;
    //id = p2->GetId(); // 错误，weak_ptr 没有重载->和*
    
    std::shared_ptr<Person> p3 = p2.lock();
    int id = p3->GetId();
    cout << id << endl;