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【问题】C++：有哪些类型的智能指针，区别？

news 2025/7/23 17:32:20

智能指针是一种在 C++ 中管理动态分配内存的工具，可以帮助避免内存泄漏和提高程序的安全性。在 C++11 标准引入之后，C++ 提供了三种主要类型的智能指针，它们分别是 std::unique_ptr、std::shared_ptr 和 std::weak_ptr。这些智能指针有不同的所有权管理方式和适用场景。

1. std::unique_ptr

独占所有权：std::unique_ptr 管理其所指向的对象，并且独占对该对象的访问权限。
特点：不能被复制，但可以通过移动语义转移所有权。当 std::unique_ptr 被销毁时，它所管理的对象也会被自动销毁。
适用场景：适用于需要独占所有权且生命周期明确的场景，如避免内存泄漏的最佳选择。

std::unique_ptr<int> ptr = std::make_unique<int>(10);

2. std::shared_ptr

共享所有权：std::shared_ptr 允许多个指针共享同一个对象。它维护一个引用计数，当最后一个 std::shared_ptr 被销毁时，其所管理的对象被释放。
特点：可以被复制和赋值，引用计数递增和递减是自动管理的。
适用场景：适用于多个指针需要访问同一对象的场景，如数据结构的节点。

std::shared_ptr<int> ptr1 = std::make_shared<int>(20);
std::shared_ptr<int> ptr2 = ptr1; // 引用计数增加

3. std::weak_ptr

弱引用：std::weak_ptr 是为了解决 std::shared_ptr 的循环引用问题而引入的。它不增加引用计数，只是提供了对所指向对象的非拥有访问权限。
特点：不能直接访问对象，需要通过 lock() 方法转换为 std::shared_ptr 才能访问对象。
适用场景：主要用于避免 std::shared_ptr 循环引用导致的内存泄漏，例如图结构或者双向引用场景。

std::shared_ptr<int> shared = std::make_shared<int>(30);
std::weak_ptr<int> weak = shared;
if (auto sharedPtr = weak.lock()) {// 使用 sharedPtr 访问对象
} else {// 对象已经被销毁
}

区别总结

所有权管理：std::unique_ptr 独占所有权，std::shared_ptr 共享所有权，std::weak_ptr 不影响所有权。
复制和赋值：std::unique_ptr 不能复制，只能移动；std::shared_ptr 可以复制和赋值；std::weak_ptr 不能直接访问对象，需要通过 lock() 方法转换为 std::shared_ptr 才能访问。
线程安全：std::shared_ptr 在多线程环境下使用时需要考虑引用计数的线程安全性，而 std::weak_ptr 可以避免循环引用导致的内存泄漏。