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C++智能指针入门教程(C++11)

news 2025/7/9 5:16:43

智能指针

1.定义

C++中的智能指针是一种用于自动管理动态分配的内存的模板类，它们通过封装原始指针来提供自动的内存管理功能，从而避免了内存泄漏和悬挂指针等问题。C++标准库中提供了几种智能指针类型，其中最常用的是std::unique_ptr、std::shared_ptr和std::weak_ptr。

C++智能指针是在C++11版本中引入的。C++11及以后版本废弃了C++98中的auto_ptr，并从Boost标准库中引入了shared_ptr、unique_ptr、weak_ptr三种智能指针，以提供更强大和灵活的内存管理机制。

2.std::unique_ptr

表示对对象的独占所有权，同一时间内只有一个std::unique_ptr可以指向某个给定对象。
当std::unique_ptr被销毁时，它所指向的对象也会被自动删除。
禁止复制构造和赋值操作，但支持移动语义。

#include <memory>  
#include <iostream>  class MyClass {  
public:  MyClass() { std::cout << "MyClass created\n"; }  ~MyClass() { std::cout << "MyClass destroyed\n"; }  void sayHello() { std::cout << "Hello!\n"; }  
};  int main() {  std::unique_ptr<MyClass> ptr(new MyClass());  ptr->sayHello();  // 当ptr离开作用域时，MyClass对象被自动删除  return 0;  
}

3.std::shared_ptr

表示对对象的共享所有权，允许多个std::shared_ptr实例指向同一个对象。
内部维护一个引用计数，用于记录当前有多少个std::shared_ptr实例指向该对象。
当最后一个指向该对象的std::shared_ptr被销毁时，引用计数变为0，对象将被自动删除。
支持复制构造和赋值操作，每次操作都会增加或减少引用计数。

#include <memory>  
#include <iostream>  class MyClass {  
public:  MyClass() { std::cout << "MyClass created\n"; }  ~MyClass() { std::cout << "MyClass destroyed\n"; }  void sayHello() { std::cout << "Hello!\n"; }  
};  int main() {  std::shared_ptr<MyClass> ptr1 = std::make_shared<MyClass>();  std::shared_ptr<MyClass> ptr2 = ptr1; // ptr2和ptr1共享对象  ptr1->sayHello();  // 当ptr1和ptr2都离开作用域时，MyClass对象被自动删除  return 0;  
}

4.std::weak_ptr

是一种不拥有其所指对象的智能指针，主要用于解决std::shared_ptr之间的循环引用问题。
不增加对象的引用计数，因此不会影响对象的生命周期。
可以通过lock()成员函数尝试获取一个指向对象的std::shared_ptr，如果此时对象仍存在，则返回一个指向该对象的std::shared_ptr，否则返回一个空的std::shared_ptr

// 示例中省略了完整的类和对象定义，只展示weak_ptr的用途  
std::shared_ptr<A> ptrA = std::make_shared<A>();  
std::shared_ptr<B> ptrB = std::make_shared<B>();  ptrA->b_ptr = std::weak_ptr<B>(ptrB); // 使用weak_ptr避免循环引用  
ptrB->a_ptr = ptrA;  // ...  if (auto lockedPtr = ptrA->b_ptr.lock()) {  // 如果B对象还存在，lockedPtr将是一个非空的shared_ptr  
}