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C++ 智能指针简单介绍及用法

news 来源：原创 2024/9/19 11:03:17

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_ptrstd::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_ptrif (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;}
}