C++如何实现一个智能指针_C++ 智能指针实现方法

答案：通过RAII机制实现SimplePtr类，构造时获取资源，析构时自动释放，禁用拷贝、启用移动语义确保独占所有权，支持解引用与reset等操作，核心原理与std::unique_ptr一致。

实现一个简单的智能指针，核心是利用C++的RAII（资源获取即初始化）机制，在对象构造时获取资源，析构时自动释放。下面以实现一个简易的独占式智能指针为例，类似于std::unique_ptr，帮助理解其原理。

1. 基本结构与构造析构

我们定义一个模板类SimplePtr，管理一个动态分配的对象。当SimplePtr被销毁时，自动删除所持有的指针。

template
class SimplePtr {
private:
    T* ptr_;
public:
// 构造函数：接收裸指针
explicit SimplePtr(T* p = nullptr) : ptr_(p) {}
// 析构函数：释放资源
~SimplePtr() {
    delete ptr_;
}

// 禁止拷贝构造和赋值（独占语义）
SimplePtr(const SimplePtr&) = delete;
SimplePtr& operator=(const SimplePtr&) = delete;

// 移动构造
SimplePtr(SimplePtr&& other) noexcept : ptr_(other.ptr_) {
    other.ptr_ = nullptr;
}

// 移动赋值
SimplePtr& operator=(SimplePtr&& other) noexcept {
    if (this != &other) {
        delete ptr_;        // 释放当前资源
        ptr_ = other.ptr_;  // 转移所有权
        other.ptr_ = nullptr;
    }
    return *this;
}

// 解引用操作
T& operator*() const { return *ptr_; }
T* operator->() const { return ptr_; }

// 获取原始指针（不推荐频繁使用）
T* get() const { return ptr_; }

// 释放所有权（类似release）
T* release() {
    T* tmp = ptr_;
    ptr_ = nullptr;
    return tmp;
}

// 重置内部指针
void reset(T* p = nullptr) {
    if (ptr_ != p) {
        delete ptr_;
        ptr_ = p;
    }
}
};
2. 支持数组版本（可选扩展）
如果想支持数组类型，需要特化或增加模板参数来使用delete[]。可以通过添加删除器（Deleter）模板参数实现更灵活的设计，但基础版本可以简单判断：
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// 数组版本示例（简化处理）
template
class SimpleArrayPtr {
    T* ptr_;
public:
    explicit SimpleArrayPtr(T* p = nullptr) : ptr_(p) {}
    ~SimpleArrayPtr() { delete[] ptr_; }
    // 其他接口类似，省略
};
3. 使用示例
测试我们实现的智能指针：
#include 
using namespace std;
int main() {
SimplePtr p1(new int(42));
cout << *p1 << endl;  // 输出 42
SimplePtrzuojiankuohaophpcnintyoujiankuohaophpcn p2 = std::move(p1);  // 移动赋值
if (p1.get() == nullptr) {
    cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "p1 now holds null" zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn endl;
}
cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn *p2 zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn endl;  // 输出 42

p2.reset(new int(100));
cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn *p2 zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn endl;  // 输出 100

return 0;
}
4. 关键点说明


禁止拷贝：防止多个智能指针同时管理同一资源，导致重复释放。

移动语义：通过移动构造和移动赋值转移资源所有权，符合现代C++习惯。

自动清理：析构函数中删除指针，确保异常安全。

解引用操作符：使智能指针用起来像普通指针。

基本上就这些。这个简易实现展示了智能指针的核心思想——用对象生命周期管理资源。实际中的std::unique_ptr还支持自定义删除器、兼容nullptr、支持数组等更多特性，但底层逻辑一致。理解这个简单版本，有助于掌握更复杂的智能指针设计。