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c++中智能指针是什么_c++智能指针原理与用法

穿越時空

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发布时间:2025-10-27 20:34:01

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来源于php中文网

原创

C++11引入智能指针自动管理内存,防止泄漏和悬空指针。std::unique_ptr独占资源,不可复制但可移动,适用于独占场景;std::shared_ptr通过引用计数共享资源,支持多指针共享同一对象,需注意循环引用;std::weak_ptr不增加引用计数,用于解决循环引用或观察资源状态。三者均基于RAII机制,在构造时获取资源,析构时释放,配合make_unique和make_shared使用更安全高效。

c++中智能指针是什么_c++智能指针原理与用法

智能指针是C++中用于自动管理动态内存的工具,主要目的是防止内存泄漏和悬空指针。它通过对象封装原始指针,在对象生命周期结束时自动释放所指向的内存,从而实现资源的自动管理。C++11引入了三种标准智能指针:std::unique_ptr、std::shared_ptr 和 std::weak_ptr。

std::unique_ptr:独占式所有权

特点:同一时间只能有一个 unique_ptr 指向某个资源,不允许复制,但支持移动语义。

- 适用于明确生命周期、不需要共享的对象。 - 资源释放时机确定,性能高。 - 使用 make_unique 创建更安全(C++14起支持)。

示例:

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std::unique_ptr ptr = std::make_unique(10);
// 自动释放,无需手动 delete

std::shared_ptr:共享式所有权

特点:多个 shared_ptr 可以共享同一个对象,内部使用引用计数管理资源。当最后一个 shared_ptr 被销毁时,资源自动释放。

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- 适合需要多处访问同一资源的场景。 - 使用 make_shared 创建效率更高(避免多次内存分配)。 - 注意循环引用问题(可用 weak_ptr 解决)。

示例:

std::shared_ptr ptr1 = std::make_shared(20);
std::shared_ptr ptr2 = ptr1; // 引用计数+1
// 当 ptr1 和 ptr2 都离开作用域后,资源被释放

std::weak_ptr:弱引用指针

作用:配合 shared_ptr 使用,不增加引用计数,用于解决循环引用或观察资源是否存在。

- 不控制资源生命周期,仅“观察”对象。 - 必须通过 lock() 获取临时 shared_ptr 才能访问资源。 - lock() 返回空指针表示原对象已被释放。

典型用途:

std::weak_ptr wp;
{
    auto sp = std::make_shared(30);
    wp = sp;
}
auto check = wp.lock(); // 返回 shared_ptr,此时为空
if (!check) {
    // 原对象已释放
}

智能指针的核心原理

智能指针本质是类模板,利用RAII(Resource Acquisition Is Initialization)机制:在构造函数中获取资源,在析构函数中自动释放。

- 析构函数调用 delete 或 delete[],确保资源释放。 - 重载 * 和 -> 操作符,使用方式接近原始指针。 - shared_ptr 的引用计数通常存放在控制块中,与对象一起分配。

基本上就这些。合理使用智能指针能大幅提升代码安全性,减少手动管理内存的错误。关键是根据场景选择合适的类型:独占用 unique_ptr,共享用 shared_ptr,防循环用 weak_ptr。

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