C++智能指针对比与总结

C++
621 words

C++的智能指针是RAII的一种应用 自动管理动态内存的工具 可以避免显示的内存释放 减少内存泄漏和为定义行为的可能性 C++标准库提供了三种主要的智能指针 unique_ptr shared_ptr weak_ptr

可能有的同学听过auto_ptr 这个东西在C++11被弃用 在C++17被移除 主要是由于复制问题 可能会导致内存重复释放

unique_ptr

这个智能指针对所指对象是独占所有权的 也就是说 同一时刻 只有一个unique_ptr指向这个对象

他不允许复制 但是可以使用move变为右值 再移动赋值 将这个对象的所有权转移到另一个unique_ptr

这个智能指针只需要管理一个对象 开销也比较小 适用于高性能的场景 比如说文件具柄 数据库连接等 

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#include <memory>

std::unique_ptr<int> createUniquePtr() {
    return std::make_unique<int>(10);
}

int main() {
    std::unique_ptr<int> ptr = createUniquePtr(); // 拥有对象
    std::unique_ptr<int> newPtr = std::move(ptr); // 转移所有权
}#include <memory>

std::unique_ptr<int> createUniquePtr() {
    return std::make_unique<int>(10);
}

int main() {
    std::unique_ptr<int> ptr = createUniquePtr(); // 拥有对象
    std::unique_ptr<int> newPtr = std::move(ptr); // 转移所有权
}

shared_ptr

这个智能指针是共享对象的所有权的 是使用引用计数来维护同一个对象 当最后一个shared_ptr被销毁时 对象才会被释放

引用计数是线程安全的 可以在多线程下使用 比较适合在共享所有权的情况下使用 管理一些生命周期复杂 不确定何时释放的情况比较好用

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#include <memory>
#include <iostream>

void useShared(std::shared_ptr<int> sptr) {
    std::cout << "Use count: " << sptr.use_count() << std::endl;
}

int main() {
    std::shared_ptr<int> ptr1 = std::make_shared<int>(10);
    std::shared_ptr<int> ptr2 = ptr1; // 共享所有权
    useShared(ptr1);
}

weak_ptr

这是一种弱引用 主要是和shared_ptr配合使用的 他不影响对象的引用计数 也就说他并不会独立拥有对象本身

他的作用主要是打破循环引用的场景 防止多个对象通过shared_ptr互相引用 从而导致内存无法释放 主要用于缓存或者观察者模式中 允许对象访问但不拥有其生命周期

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#include <memory>
#include <iostream>

int main() {
    std::shared_ptr<int> sptr = std::make_shared<int>(10);
    std::weak_ptr<int> wptr = sptr; // 弱引用，不增加引用计数

    if (auto spt = wptr.lock()) { // 检查对象是否仍然有效
        std::cout << *spt << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Object no longer exists" << std::endl;
    }
}
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