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c++怎么使用智能指针_c++ unique_ptr与shared_ptr用法详解【C++11】

尼克

尼克

发布时间:2025-12-29 16:10:03

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来源于php中文网

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C++11起推荐用智能指针管理动态内存:std::unique_ptr独占所有权、零开销;std::shared_ptr共享所有权、带引用计数;std::weak_ptr用于打破循环引用。

c++怎么使用智能指针_c++ unique_ptr与shared_ptr用法详解【c++11】

在 C++11 及之后的标准中,智能指针是管理动态内存最安全、最推荐的方式。它们能自动释放资源,避免内存泄漏和悬空指针问题。核心智能指针有 std::unique_ptrstd::shared_ptrstd::weak_ptr,其中前两者最常用。

unique_ptr:独占所有权,轻量高效

std::unique_ptr 表示对所指向对象的**唯一所有权**,不可拷贝,但可移动。它几乎零开销(和裸指针大小相同),适合需要明确资源归属的场景,比如函数返回堆对象、容器存储独占资源等。

基本用法:

  • 创建:auto p = std::make_unique(42);(推荐)或 std::unique_ptr p(new int(42));(不推荐裸 new)
  • 访问:*p 解引用,p->func() 调用成员,p.get() 获取原始指针(仅用于传参,不移交所有权)
  • 释放:p.reset() 清空并释放;p.release() 交出控制权(返回裸指针,后续需手动 delete)
  • 转移所有权:std::unique_ptr q = std::move(p); —— 此后 p 为空,q 拥有对象

注意:unique_ptr 支持自定义删除器(如关闭文件、释放非堆内存),适用于封装 C 风格资源。

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shared_ptr:共享所有权,带引用计数

std::shared_ptr 允许多个指针共同拥有同一对象,内部通过引用计数管理生命周期——当最后一个 shared_ptr 被销毁或重置时,资源才被释放。适用于需要多方协作持有资源的场景(如观察者模式、缓存、图结构节点)。

关键用法:

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  • 创建:auto sp = std::make_shared(args...);(强烈推荐,一次分配对象+控制块,更高效)
  • 拷贝与赋值合法:auto sp2 = sp; —— 引用计数 +1;sp.reset(); 后计数 -1
  • 检查状态:if (sp) { ... }sp != nullptrsp.use_count() 查看当前引用数(调试用,避免依赖)
  • 获取原始指针:sp.get()(只读,不改变所有权)

⚠️ 注意循环引用问题:若两个 shared_ptr 相互持有(如父子节点双向指针),引用计数永不归零,导致内存泄漏。此时应改用 std::weak_ptr 打破循环。

weak_ptr:打破循环引用的“弱观察者”

std::weak_ptr 不增加引用计数,只是对某个 shared_ptr 管理对象的**临时、非拥有式观察**。它不能直接访问对象,必须调用 lock() 转为 shared_ptr 才能使用(若原对象已释放,则返回空 shared_ptr)。

典型用法:

  • 配合 shared_ptr 使用:std::weak_ptr wp = sp;
  • 安全访问:if (auto sp2 = wp.lock()) { /* 对象仍存在 */ }
  • 常用于缓存、监听器列表、树形结构中的反向指针(如子节点持有父节点的 weak_ptr)

选择建议与避坑提醒

基本原则:优先用 unique_ptr,除非确实需要共享;共享时优先用 make_shared;涉及可能循环的双向关系,必用 weak_ptr

  • ❌ 不要用 shared_ptr 管理对象或全局对象(会错误 delete)
  • ❌ 不要混用裸指针和智能指针指向同一块内存(如 new 后又用 shared_ptr 接管)
  • ❌ 不要从 this 直接构造 shared_ptr(会导致多个控制块)—— 若需共享自身,让类继承 std::enable_shared_from_this,再用 shared_from_this()
  • ✅ 容器中存智能指针:std::vector<:unique_ptr>> widgets; —— 清晰表达所有权语义

基本上就这些。掌握这三者,就能覆盖绝大多数 C++ 动态内存管理需求,既安全又现代。

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