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STL中的智能指针如何管理资源 shared_ptr和unique_ptr的正确用法

P粉602998670

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发布时间:2025-07-22 08:52:02

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来源于php中文网

原创

c++标准库中的智能指针shared\_ptr和unique\_ptr用于解决手动管理内存易出错的问题。1. shared\_ptr适用于多个指针共享资源的场景,采用引用计数机制,在最后一个指针销毁时释放资源,常见于传递对象所有权、容器存储及多线程共享资源;需注意避免循环引用、混用裸指针及优先使用make\_shared创建对象。2. unique\_ptr适用于资源唯一拥有权的场景,不可复制但可移动,适合文件句柄等不可共享对象;需注意转移所有权时使用move操作,以及存储数组时正确指定删除器。选择上,单一所有权用unique\_ptr,多方共享用shared\_ptr,同时依据具体场景判断是否需要转移或继续传递所有权。

STL中的智能指针如何管理资源 shared_ptr和unique_ptr的正确用法

C++标准库里的智能指针,主要是为了解决手动管理内存容易出错的问题。shared_ptrunique_ptr 是最常用的两个,它们各自有不同的使用场景和资源管理方式。用对了能省心又安全,用错了反而可能带来麻烦。

STL中的智能指针如何管理资源 shared_ptr和unique_ptr的正确用法

shared_ptr:多个指针共享同一个资源

当你希望多个指针可以同时拥有同一块资源,并且在最后一个指针销毁时自动释放资源,这时候就该用 shared_ptr

STL中的智能指针如何管理资源 shared_ptr和unique_ptr的正确用法

它的核心机制是引用计数。每当有一个新的 shared_ptr 指向这个资源,计数加一;当一个 shared_ptr 被销毁或重置,计数减一。计数归零时,资源就被释放。

常见用法:

STL中的智能指针如何管理资源 shared_ptr和unique_ptr的正确用法
  • 作为函数参数或返回值传递对象所有权
  • 在容器中保存多个指针副本
  • 多线程环境下需要共享资源的情况
std::shared_ptr p1 = std::make_shared(42);
{
    std::shared_ptr p2 = p1; // 引用计数变为2
} // p2离开作用域,计数减到1
// p1离开作用域后,计数为0,内存被释放

需要注意的点:

  • 避免循环引用(比如两个对象互相持有对方的 shared_ptr),会导致内存泄漏
  • 不要混用裸指针和 shared_ptr,否则可能会多次释放或者提前释放
  • 使用 make_shared 创建比直接 new 更高效,也更安全

unique_ptr:唯一拥有资源的指针

如果你确定某个资源只能由一个指针来负责管理,那就应该用 unique_ptr。它不允许复制,但可以移动(move)。

这非常适合那些不能或不应该被共享的对象,比如文件句柄、独占锁等。

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std::unique_ptr p1(new int(42));
// std::unique_ptr p2 = p1; // 编译错误,不能复制
std::unique_ptr p2 = std::move(p1); // 合法,p1不再拥有资源

适用场景包括:

  • 函数内部申请资源,处理完自动释放
  • 工厂模式返回的对象,确保调用方正确接管资源
  • 容器中存储对象指针,但不需要共享所有权

注意:

  • 不要用 unique_ptr 存储数组时忘记指定删除器,或者不使用数组形式
  • 如果你看到代码里有 unique_ptr 被复制了,那多半是 bug 或者需要重构

shared_ptr 和 unique_ptr 如何选择?

简单来说:

  • 只需要一个指针拥有资源 → 用 unique_ptr
  • 多个指针都要拥有资源 → 用 shared_ptr

不过有时候情况会复杂一些,比如:

  • 你想把一个 unique_ptr 的所有权转移给另一个组件,而那个组件之后是否还会转交给别人?这时候可能要考虑是否需要用 shared_ptr
  • 有些类设计成不可复制,但你可以通过 shared_ptr 来包装它,实现共享访问

还有一个技巧:如果某个函数只是临时借用一个资源,不要求拥有权,可以用普通指针或引用,避免不必要的生命周期延长。


基本上就这些。智能指针虽然好用,但也不是万能的,理解它们的行为和限制才能真正发挥价值。

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