C++ 智能指针简单介绍及用法

C++ 智能指针简单介绍及用法

智能指针是 C++11 引入的一个非常实用的特性，旨在自动管理动态分配的内存，避免内存泄漏和悬空指针问题。主要有三种类型的智能指针：std::unique_ptr、std::shared_ptr 和 std::weak_ptr。下面是对它们的详细介绍：

1. std::unique_ptr

• 特性：

  • 独占所有权：每个 std::unique_ptr 实例只能拥有一个对象的唯一所有权。
  • 不可复制：不能复制 unique_ptr，但可以移动（使用移动构造函数或移动赋值运算符）。

• 使用场景：适用于表示唯一的拥有关系，不需要共享所有权的情况。

• 示例：

  #include <iostream>
  #include <memory>
  
  void uniquePtrExample() {
      std::unique_ptr<int> ptr1(new int(10)); // 创建 unique_ptr
      std::cout << *ptr1 << std::endl;         // 使用指针
      std::unique_ptr<int> ptr2 = std::move(ptr1); // 转移所有权
      // std::cout << *ptr1; // 错误：ptr1 已经不再拥有对象
  }
  

2. std::shared_ptr

• 特性：

  • 共享所有权：多个 std::shared_ptr 实例可以指向同一个对象。
  • 引用计数：通过引用计数来管理对象的生命周期，当最后一个 shared_ptr 被销毁时，内存会自动释放。

• 使用场景：适用于多个对象共享同一资源的情况。

• 示例：

  #include <iostream>
  #include <memory>
  
  void sharedPtrExample() {
      std::shared_ptr<int> ptr1(new int(20)); // 创建 shared_ptr
      {
          std::shared_ptr<int> ptr2 = ptr1; // ptr2 也指向同一个对象
          std::cout << *ptr2 << std::endl;   // 输出 20
      } // ptr2 离开作用域后，引用计数减少
      std::cout << *ptr1 << std::endl;     // 仍然有效输出 20
  }
  

3. std::weak_ptr

• 特性：

  • 弱引用：提供对 shared_ptr 指向对象的非拥有性引用。
  • 不增加引用计数：不会影响对象的生命周期。

• 使用场景：用于防止循环引用，或者在需要检查资源是否仍然有效时。

• 示例：

  #include <iostream>
  #include <memory>
  
  void weakPtrExample() {
      std::shared_ptr<int> sptr(new int(30));
      std::weak_ptr<int> wptr = sptr; // 创建 weak_ptr
      
      if (auto sptr2 = wptr.lock()) { // 检查 weak_ptr 是否有效
          std::cout << *sptr2 << std::endl; // 输出 30
      }
      sptr.reset(); // 删除 sptr 指向的对象
      if (auto sptr2 = wptr.lock()) {
          std::cout << *sptr2 << std::endl; // 输出为空，指向的对象已被释放
      } else {
          std::cout << "资源已被释放" << std::endl;
      }
  }
  

总结

利用智能指针可以帮助我们有效管理内存，降低内存泄漏的风险，提高程序的安全性和稳定性。🎉 选择合适的智能指针类型可以使代码更简洁和易于维护。