C++ 中的智能指针 unique_ptr 和 shared_ptr

本文主要是介绍C++ 中的智能指针 unique_ptr 和 shared_ptr，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

C++ 中的智能指针是用于自动管理动态内存资源的工具，它们通过 RAII（资源获取即初始化）机制来确保对象在适当的时候被释放，从而避免内存泄漏和其他与内存管理相关的问题。C++ 标准库中提供了三种主要的智能指针类型：std::unique_ptr、std::shared_ptr 和 std::weak_ptr。以下是它们的详细总结：

1. std::unique_ptr

• 独占所有权：std::unique_ptr 表示独占所有权，确保同一时间只有一个指针可以拥有某个资源。
• 自动销毁：当 std::unique_ptr 离开作用域时，所拥有的对象会被自动销毁。
• 不允许复制：由于独占所有权，std::unique_ptr 不支持复制（复制构造或复制赋值），但可以通过 std::move 进行所有权的转移。
• 使用场景：适用于明确的资源所有者，例如对象工厂函数、独占资源管理等。

示例：

#include <memory>
#include <iostream>std::unique_ptr<int> createUniquePtr() {return std::make_unique<int>(42);
}int main() {std::unique_ptr<int> ptr = createUniquePtr();std::cout << *ptr << std::endl;
}

2. std::shared_ptr

• 共享所有权：std::shared_ptr 允许多个指针共享同一个资源，通过引用计数来管理资源的生命周期。
• 自动销毁：当最后一个 std::shared_ptr 被销毁或重置时，所拥有的对象会被自动释放。
• 引用计数：每次复制 std::shared_ptr，引用计数加一；每次销毁或重置，引用计数减一。只有当引用计数降为 0 时，资源才会被释放。
• 使用场景：适用于资源的所有权在多个地方共享的场景，例如在复杂的数据结构中共享节点或在多个对象之间共享资源。

示例：

#include <memory>
#include <iostream>void process(std::shared_ptr<int> ptr) {std::cout << "Inside function: " << *ptr << std::endl;
}int main() {std::shared_ptr<int> ptr = std::make_shared<int>(42);process(ptr);std::cout << "After function: " << *ptr << std::endl;
}

3. std::weak_ptr

• 非所有权弱引用：std::weak_ptr 是一种不参与引用计数的智能指针，它只持有对由 std::shared_ptr 管理的对象的弱引用。
• 避免循环引用：std::weak_ptr 主要用于避免 std::shared_ptr 之间的循环引用导致的内存泄漏。
• 访问共享对象：使用 weak_ptr.lock() 可以获取一个 std::shared_ptr，如果资源已经被释放，lock() 返回一个空的 std::shared_ptr。
• 使用场景：适用于缓存、观察者模式，或者需要弱引用的地方。

示例：

#include <memory>
#include <iostream>int main() {std::shared_ptr<int> sharedPtr = std::make_shared<int>(42);std::weak_ptr<int> weakPtr = sharedPtr;if (auto tempPtr = weakPtr.lock()) {std::cout << "Resource is still available: " << *tempPtr << std::endl;} else {std::cout << "Resource has been released." << std::endl;}sharedPtr.reset();if (auto tempPtr = weakPtr.lock()) {std::cout << "Resource is still available: " << *tempPtr << std::endl;} else {std::cout << "Resource has been released." << std::endl;}
}

4. std::auto_ptr（已废弃）

• 过时的智能指针：std::auto_ptr 是 C++98 中引入的早期智能指针，但由于所有权语义不明确且容易导致未定义行为，它在 C++11 中被废弃，建议使用 std::unique_ptr 替代。

总结

• std::unique_ptr：独占所有权，不允许复制，只能通过移动转移所有权。适用于独占资源管理。
• std::shared_ptr：共享所有权，通过引用计数管理资源，适用于多个对象共享资源的场景。
• std::weak_ptr：非所有权弱引用，防止循环引用，用于需要弱引用的场景，如观察者模式。
• std::auto_ptr：已废弃，建议使用 std::unique_ptr 代替。

这篇关于C++ 中的智能指针 unique_ptr 和 shared_ptr的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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