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C++智能指针是什么_C++中unique_ptr与shared_ptr的核心用法解析

发布时间:2025-11-30

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答案:C++智能指针通过RAII管理内存,unique_ptr独占资源、不可复制但可移动,高效安全;shared_ptr共享资源,引用计数控制生命周期,适合多所有者场景。

C++智能指针是用于自动管理动态分配内存的类模板,它们通过RAII(资源获取即初始化)机制确保资源在对象生命周期结束时被正确释放,避免内存泄漏。C++标准库提供了三种主要的智能指针:unique_ptr、shared_ptr 和 weak_ptr。本文重点解析 unique_ptr 与 shared_ptr 的核心用法。

unique_ptr:独占式资源管理

unique_ptr 表示对所指向对象的唯一所有权。同一时间只能有一个 unique_ptr 指向特定资源,当 unique_ptr 被销毁或重置时,其所管理的对象会自动被删除。

特点:

  • 不支持拷贝构造和拷贝赋值,防止资源所有权被复制。
  • 支持移动语义,可通过 std::move 转让所有权。
  • 轻量高效,几乎没有运行时开销。

基本用法示例:

#include 
#include 

std::unique_ptr ptr1 = std::make_unique(42);
// std::unique_ptr ptr2 = ptr1; // 错误:不可拷贝
std::unique_ptr ptr2 = std::move(ptr1); // 正确:移动所有权

if (ptr1 == nullptr) {
    std::cout << "ptr1 is null\n"; // 输出此行
}
if (ptr2) {
    std::cout << *ptr2 << "\n"; // 输出 42
}

建议使用 std::make_unique 创建对象,它更安全且能避免异常安全问题。

shared_ptr:共享式资源管理

shared_ptr 实现共享所有权,多个 shared_ptr 可以指向同一个对象。它内部使用引用计数来跟踪有多少个 shared_ptr 共享该资源,当最后一个 shared_ptr 被销毁时,对象才会被自动删除。

特点:

  • 支持拷贝和赋值,每次拷贝引用计数加1。
  • 析构时引用计数减1,为0时释放资源。
  • 有轻微运行时开销(控制块和原子操作)。

基本用法示例:

#include 
#include 

auto sp1 = std::make_shared(100);
std::shared_ptr sp2 = sp1; // 引用计数变为2

std::cout << "ref count: " << sp1.use_count() << "\n"; // 输出 2

sp1.reset(); // sp1 置空,引用计数减1
std::cout << "ref count after reset: " << sp2.use_count() << "\n"; // 输出 1

推荐使用 std::make_shared 创建 shared_ptr,它能提高性能并保证异常安全。

选择合适的智能指针

多数情况下优先使用 unique_ptr,因为它语义清晰、效率高。只有在确实需要共享所有权时才使用 shared_ptr。

常见场景:

  • 函数返回动态创建的对象 → 使用 unique_ptr。
  • 多个模块需访问同一对象 → 使用 shared_ptr。
  • 避免循环引用 → 可配合 weak_ptr 使用(不在本文展开)。

基本上就这些。掌握 unique_ptr 和 shared_ptr 的核心差异和使用方式,能显著提升 C++ 程序的安全性和可维护性。

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