C++: 智能指针

本文主要是介绍C++: 智能指针，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

在使用传统指针的 C++ 编程中，我们经常遇到申请空间忘记释放或重复释放，甚至难以确定空间此时是否应该释放的问题。

智能指针可以实现资源的自动回收。它将普通的指针封装成一个对象。于是，在对象生命周期结束时，其所管理的内存也会被考虑释放。

C++ 提供三种智能指针：unique_ptr 用于管理所有权不可共享的对象，shared_ptr 用于管理可被共享的对象，weak_ptr 用于协助 shared_ptr 进行共享资源管理，但本身并不“参与”共享，只作为“旁观者”，收集资源的使用情况而不影响资源的共享状态。

滥用智能指针对代码的可读性会造成显著影响。因此，在使用智能指针前，需要酌情考虑，是否真的需要使用动态分配，是否能明确资源的所有权，为什么不采用非动态的值语义对象或普通引用。同时，还应当考虑到接口设计的兼容性和额外的性能开销。

unique_ptr

unique_ptr 用于管理所有权互斥(exclusive ownership)的资源，即资源只能同时被一个实例拥有，只能被一个智能指针指向。

资源的创建通过 std::make_unique<T>() 完成。需要数组可直接将 T 改为 T[]。指针操作的各种运算符都已被重载，可以很方便地使用。

unique_ptr 拒绝复制语义但允许移动语义。移动通过 std::move 完成，从 ptrA 到 ptrB 的移动操作会使 ptrB 拥有 ptrA 原先持有的资源，并导致 ptrA 成为空指针。这种特性可以用于方便而高效的实现工厂函数。

shared_ptr

shared_ptr 用于管理所有权共享的资源。资源可以被多个实例同时拥有。这种共享所有权的管理通过引用计数实现。系统会为资源维护一个控制块，其中有引用计数等信息。当某个 shared_ptr 释放时，发现引用计数归零，则释放这块资源。

不同于 unique_ptr，shared_ptr 无法直接管理数组，需要通过诸如手工指定自定义删除器等方式。但如此费劲，不妨考虑以容器代之。

shared_ptr 的拷贝构造、赋值运算均采用复制语义。std::move 仍然可以被用于实现所有权转移。

weak_ptr

weak_ptr 类似 shared_ptr，但它不会改变引用计数，也不能防止资源被释放。

weak_ptr::lock() 方法可以尝试通过一个 weak_ptr 创建 shared_ptr。若资源已经被释放，则创建将会失败。

weak_ptr 的一个经典用途是解决只有 shared_ptr 时两个对象互相持有（作为成员的）指向对方的强引用，造成的循环引用问题。破环的一种手段，就是将其中一个 shared_ptr 以 weak_ptr 代之。

我们可以用类似的想法去构建一棵树。父节点持有子节点们的 shared_ptr，而子节点持有父节点的 weak_ptr。此时，若释放父节点，则它子树内的所有节点应当都被释放。

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