c++中智能指针是什么_C++智能指针原理与使用指南(指针.智能.使用指南.原理._C...)

wufei123 发布于 2025-09-24 阅读(11)
智能指针通过自动管理动态内存防止泄漏和悬空指针。std::unique_ptr独占所有权,不可复制只能移动,超出作用域自动释放;std::shared_ptr共享所有权,采用引用计数,最后一个指针销毁时释放资源,推荐使用make_shared创建;std::weak_ptr弱引用不增引用计数,用于打破循环引用,需调用lock()获取临时shared_ptr。避免裸new/delete,禁止单一原始指针初始化多个智能指针,注意循环引用与weak_ptr开销。

c++中智能指针是什么_c++智能指针原理与使用指南

智能指针是C++中用于自动管理动态内存的工具,主要目的是防止内存泄漏和悬空指针。它们通过封装原始指针,在对象生命周期结束时自动释放所指向的内存,从而实现资源的自动管理。C++标准库提供了几种常用的智能指针:std::unique_ptr、std::shared_ptr 和 std::weak_ptr。

std::unique_ptr:独占式所有权

特点: 一个 unique_ptr 独占其所指向的对象,不能被复制,只能转移所有权。

适用于不需要共享资源的场景,比如函数内部创建对象并确保其在作用域结束时被销毁。

使用示例:
  • 用 std::make_unique 创建(C++14起支持)
  • 超出作用域时自动调用 delete
  • 可通过 std::move 转移所有权,原指针变为 nullptr

代码示例:

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#include <memory>
std::unique_ptr<int> ptr = std::make_unique<int>(10);
// *ptr == 10
{
    auto ptr2 = std::move(ptr); // 所有权转移
} // ptr2 销毁,内存释放
// ptr 已为空,不能再使用
std::shared_ptr:共享式所有权

特点: 多个 shared_ptr 可以共享同一个对象,内部使用引用计数管理资源。当最后一个 shared_ptr 被销毁时,对象自动删除。

适合需要多个部分共同持有同一资源的场景。

关键机制:
  • 引用计数:每次拷贝增加计数,析构减少计数
  • 用 std::make_shared 更高效(推荐)
  • 注意循环引用问题(可用 weak_ptr 解决)

代码示例:

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#include <memory>
auto sp1 = std::make_shared<int>(20);
std::shared_ptr<int> sp2 = sp1; // 引用计数变为2
// sp1 和 sp2 都指向同一块内存
// 当两者都离开作用域后,内存才被释放
std::weak_ptr:弱引用,打破循环

用途: 配合 shared_ptr 使用,观察对象但不增加引用计数,防止循环引用导致内存无法释放。

常用于缓存、观察者模式等场景。

操作方式:
  • 从 shared_ptr 构造
  • 访问前需调用 lock() 获取临时 shared_ptr
  • lock() 返回空指针表示对象已销毁

示例:

std::shared_ptr<int> sp = std::make_shared<int>(30);
std::weak_ptr<int> wp = sp;

if (auto temp = wp.lock()) {
    // temp 是 shared_ptr,可安全使用 *temp
} else {
    // 对象已被释放
}
使用建议与注意事项

避免直接使用 new/delete,优先选择 make_shared 和 make_unique。

  • 不要将同一个原始指针交给多个智能指针管理
  • 避免 shared_ptr 循环引用(A 持有 B 的 shared_ptr,B 也持有 A 的)
  • 函数传参时,若只是读取对象,尽量传 const shared_ptr& 或原始指针
  • 性能敏感场景注意 weak_ptr::lock 的开销

基本上就这些。智能指针让C++的内存管理更安全、简洁,掌握它们的原理和使用习惯能显著提升代码质量。合理选择类型,注意所有权语义,就能有效避免大部分资源管理问题。

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