C++unique_ptr与数组结合使用方法

P粉602998670

发布时间：2025-09-05 10:21:01

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原创

正确声明和初始化 unique_ptr 管理数组需使用 std::unique_ptr 形式，并通过 new T[size] 初始化，例如 std::unique_ptr arr(new int[10]);，这样析构时会自动调用 delete[] 释放内存，避免内存泄漏或崩溃。常见错误是使用 std::unique_ptr 管理数组，导致 delete 与 delete[] 不匹配，引发未定义行为。unique_ptr 相比原始指针优势在于自动内存管理、异常安全、明确独占所有权，防止内存泄漏和悬挂指针。C++14 的 std::make_unique 不直接支持数组，但可自定义 make_unique_array 辅助函数实现类似功能。unique_ptr 管理数组时不可复制，所有权转移需使用 std::move，若需共享所有权应使用 std::shared_ptr，并配合自定义删除器或 std::default_delete 确保正确调用 delete[]。

c++unique_ptr与数组结合使用方法

C++的

unique_ptr

可以管理动态分配的数组，但需要一些特殊的处理。关键在于使用

unique_ptr

，而不是

unique_ptr

。这告诉

unique_ptr

它管理的是一个数组，析构时会使用

delete[]

而不是

delete

。

解决方案

使用

std::unique_ptr

来管理动态数组。

如何正确声明和初始化

unique_ptr

来管理数组？

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声明时使用

unique_ptr

，初始化时使用

new T[size]

。例如：

#include 
#include 

int main() {
  // 创建一个可以管理 int 数组的 unique_ptr
  std::unique_ptr arr(new int[10]);

  // 初始化数组
  for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    arr[i] = i * 2;
  }

  // 访问数组元素
  for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    std::cout << arr[i] << " ";
  }
  std::cout << std::endl;

  // unique_ptr 会自动释放数组内存
  return 0;
}

如何避免使用

unique_ptr

管理数组时的常见错误？

最常见的错误是使用

unique_ptr

而不是

unique_ptr

。这样做会导致析构时调用

delete

而不是

delete[]

，从而导致未定义行为，通常是内存泄漏或程序崩溃。另一个潜在的问题是忘记初始化数组。虽然

unique_ptr

会管理内存，但它不会自动初始化数组中的元素。

例如，以下代码是错误的：

#include 

int main() {
  // 错误：使用了 unique_ptr 来管理数组
  // 这会导致 delete 和 delete[] 不匹配
  // std::unique_ptr arr(new int[10]); // 编译可以通过，但是运行时会出错

  // 正确的做法是
  std::unique_ptr arr(new int[10]);

  return 0;
}

为什么

unique_ptr

是管理动态数组的好选择，相比原始指针有什么优势？

unique_ptr

提供了自动内存管理，避免了手动

delete[]

的需要。这可以防止内存泄漏和悬挂指针。此外，

unique_ptr

明确了所有权，使得代码更容易理解和维护。原始指针需要手动管理内存，容易出错。

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使用

unique_ptr

的优势：

自动内存管理:
```
unique_ptr
```
在离开作用域时会自动释放内存，无需手动
```
delete[]
```
。
防止内存泄漏: 即使发生异常，
```
unique_ptr
```
也能保证内存被释放。
明确所有权:
```
unique_ptr
```
明确表示对所管理资源的独占所有权。
异常安全: 即使在构造或使用数组时抛出异常，
```
unique_ptr
```
也能确保资源得到正确释放。

如何使用

std::make_unique

创建
unique_ptr
来管理数组？

C++14 引入了

std::make_unique

，但它不直接支持数组的创建。这是因为

make_unique

的设计目的是为了避免

new

表达式和构造函数之间的异常安全问题，而对于数组，这个问题的处理方式略有不同。你仍然需要使用

new T[]

来分配数组，然后用

unique_ptr

管理。

虽然不能直接使用

make_unique(size)

，但可以自己实现一个类似的辅助函数：

#include 
#include 

template 
std::unique_ptr make_unique_array(size_t size) {
  return std::unique_ptr(new T[size]);
}

int main() {
  // 使用辅助函数创建 unique_ptr
  auto arr = make_unique_array(5);

  for (int i = 0; i < 5; ++i) {
    arr[i] = i + 1;
    std::cout << arr[i] << " ";
  }
  std::cout << std::endl;

  return 0;
}

unique_ptr

管理数组时，如何传递和共享所有权？

unique_ptr

设计为独占所有权，这意味着只有一个

unique_ptr

可以指向特定的资源。因此，不能直接复制

unique_ptr

。如果需要转移所有权，可以使用

std::move

。

#include 
#include 

int main() {
  std::unique_ptr arr1(new int[5]);
  for (int i = 0; i < 5; ++i) {
    arr1[i] = i * 3;
  }

  // 转移所有权
  std::unique_ptr arr2 = std::move(arr1);

  // 现在 arr1 不再拥有数组的所有权，访问 arr1 会导致未定义行为
  // arr1[0] = 10; // 避免这样做

  // arr2 现在拥有数组的所有权
  for (int i = 0; i < 5; ++i) {
    std::cout << arr2[i] << " ";
  }
  std::cout << std::endl;

  // arr2 会在离开作用域时释放数组内存

  return 0;
}

如果需要共享资源，考虑使用

std::shared_ptr

。但是，对于数组，

shared_ptr

的使用需要特别小心，确保正确地指定删除器，以使用

delete[]

而不是

delete

。

#include 
#include 

int main() {
  std::shared_ptr arr(new int[5], [](int* p){ delete[] p; });

  for (int i = 0; i < 5; ++i) {
    arr.get()[i] = i * 5;
  }

  for (int i = 0; i < 5; ++i) {
    std::cout << arr.get()[i] << " ";
  }
  std::cout << std::endl;

  return 0;
}

或者使用别名模板，使代码更清晰：

#include 
#include 

template
using shared_array = std::shared_ptr;

int main() {
    shared_array arr(new int[5], std::default_delete());

    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        arr.get()[i] = i * 5;
    }

    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::cout << arr.get()[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

总结，