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C++ —— 智能指针 unique_ptr （上）

news 2025/7/2 21:25:03

C++ —— 智能指针 unique_ptr （上）

普通指针的不足
普通指针的释放
智能指针
智能指针 unique_ptr
- 智能指针初始化
- 错误用法
- get()方法返回裸指针
- 智能指针不支持指针的运算（+、-、++、- -）

普通指针的不足

new和new [] 的内存需要用delete和delete []释放（堆区的内存一定要手工释放，否则会发生内存的泄露）；
程序员主观上的失误，忘记或漏掉释放；
不确定何时释放。

普通指针的释放

类内的指针，在析构函数中释放；
堆区的内存是C++内置数据类型，没有析构函数，只能delete释放；
new出来的类，还是得用delete释放。

智能指针

智能指针的目的：解决资源释放的问题。

智能指针使用步骤：

智能指针是类模板，在栈上创建智能指针对象；
把普通指针交给智能指针对象；
智能指针对象过期时，调用析构函数释放普通指针的内存。

C++11标准的智能指针类型：unique_ptr、shared_ptr、weak_ptr。

智能指针 unique_ptr

C++中，多个指针可以指向同一个对象。
unique_ptr 独享它指向的对象，也就是说，同时只有一个unique_ptr指向同一个对象，当这个unique_ptr被销毁时，指向的对象也随即被销毁。

示例代码如下：

#include <iostream>
#include <memory> // 使用智能指针需要包含的头文件
using namespace std;class A {
public:string m_name;A() {cout << "A()" << endl;}A(const string& name): m_name(name) {cout << "A(const string&)" << endl;}~A() {cout << "~A()" << endl;}
};int main () {A* pa = new A("aaa");// delete pa;return 0;
}

因为没有delete，所以只有构造函数的日志信息，运行结果如下：

A(const string&)

使用智能指针unique_ptr来管理普通指针pa代码如下：

int main () {A* pa = new A("aaa");unique_ptr<A> pu_a(pa); // 间接地让智能指针 pu_a 来管理对象// 需要管理的普通指针的基类型是 A（也就是模板参数）// pa 是被管理的指针，pa 指向了 new 出来的对象的地址。return 0;
}

运行效果如下：

A(const string&)
~A()

可以看到，尽管没有使用delete语句，也销毁了A的对象。原因是：智能指针是类，它有析构函数，在它的析构函数中，使用了delete语句。

可以像使用普通指针一样去使用智能指针，代码如下：

int main () {A* pa = new A("aaa");// delete pa;unique_ptr<A> pu_a(pa);cout <<"m_name = " << (*pa).m_name << endl;cout << "m_name = " << pa->m_name << endl;cout << "m_name = " << (*pu_a).m_name << endl;cout << "m_name = " << pu_a->m_name << endl;return 0;
}

运行效果如下：

A(const string&)
m_name = aaa
m_name = aaa
m_name = aaa
m_name = aaa
~A()

智能指针初始化

方法一（常用）：
unique_ptr<A> pu_a(new A("abcd")); // 分配内存并初始化

int main () {unique_ptr<A> pu_a(new A("abcd"));// new 返回的是对象的地址cout <<"m_name = " << (*pu_a).m_name << endl;cout << "m_name = " << pu_a->m_name << endl;return 0;
}

运行效果如下：

A(const string&)
m_name = abcd
m_name = abcd
~A()

方法二：
unique_ptr<A> p = make_unique<A>("abcd"); // C++14标准
unique_ptr<int> p1=make_unique<int>(); // 数据类型为int
unique_ptr<A> p2 = make_unique<A>(); // 数据类型为A，默认构造函数
unique_ptr<A> p3 = make_unique<A>("abcd"); // 数据类型为A，一个参数的构造函数
unique_ptr<A> p4 = make_unique<A>("abcd","efgh"); // 数据类型为A，两个参数的构造函数
方法三（不推荐）：
A* p = new A("abcd");
unique_ptr<A> pu (p); // 用已存在的地址初始化

错误用法

A* p = new a("abcd");
unique_ptr<A> pu1 = p; // 错误，不能把普通指针直接赋给智能指针。
unique_ptr<A> pu2 = new A("abcd"); // 错误，不能把普通指针直接赋给智能指针。
unique_ptr<A> pu3 = pu2; // 错误，不能用其它unique_ptr拷贝构造。
unique_ptr<A> pu4;
pu4 = pu1; // 错误，不能用 = 对 unique_ptr 进行赋值。

// 裸指针就是普通指针 pa就是普通指针，也叫裸指针
A* pa = new A("efgh");
unique_ptr<A> pu_a1(pa);
unique_ptr<A> pu_a2(pa);
unique_ptr<A> pu_a3(pa);
// 程序会异常退出，原因是：多个unique_ptr对象对同一块内存释放了多次

get()方法返回裸指针

int main () {A* pa = new A("efgh");unique_ptr<A> pu_a(pa);cout << "裸指针的值是：" << pa << endl;cout << "pu_a.get() = " << pu_a.get() << endl;// cout << pa->m_name << endl; // efgh// cout << pu_a.get()->m_name << endl; // efghcout << "pu_a的地址：" << &pu_a << endl;// pu_a是unique_ptr<A>模板类创建的对象，有自己的地址。// 自己的地址和它管理的原始指针的地址不是一回事return 0;
}