不同 C++ 智慧指標類型的效能和開銷比較如何？

C++ 智慧指標類型比較：unique_ptr：獨佔所有權，開銷低（1 個指標大小）；shared_ptr：共享所有權，開銷高（引用計數、控制區塊）；weak_ptr：弱引用，開銷低（1 個指標大小）。適用場景：頻繁分配/釋放：unique_ptr共享所有權：shared_ptr 或weak_ptr按引用計數管理記憶體：shared_ptr

C++ 智慧指標類型的效能和開銷比較

智慧指標是C++ 中用來管理動態分配記憶體的類別模板。它們提供了記憶體管理的便利性和安全性，消除了手動管理指標的需要。不同的智慧型指標類型提供了不同的功能和開銷，了解這些差異對於在應用程式中做出最佳選擇至關重要。

類型和開銷

C++ 中最常用的智慧型指標類型包括：

• unique_ptr：獨佔所有權的指針，用於管理單一物件的生命週期。開銷：低（1 個指標大小）
• shared_ptr：共享所有權的指針，允許多個指標同時引用相同物件。開銷：高（引用計數、控制塊）
• weak_ptr：弱引用，不參與物件的引用計數，不會阻止物件被刪除。開銷：低（1 個指標大小）

效能比較

不同智慧指標類型的效能因使用場景而異。對於執行頻繁的指標指派和釋放的操作，開銷較低的 unique_ptr 會帶來更好的效能。

對於共享所有權的情況，shared_ptr 是一種健壯且易於使用的解決方案，但其引用計數機制會帶來開銷。在這種情況下，可以考慮使用 weak_ptr 來實作非所有權共用。

實戰案例

假設我們有一個需要管理動態指派的字串容器的函數。我們可以使用不同的智慧指標類型來管理容器的生命週期：

// 使用 unique_ptr
void example_unique_ptr() {
  // 分配并初始化字符串容器
  auto container = std::make_unique<std::vector<std::string>>(100);

  // 对容器进行操作

  // 不再需要容器后，unique_ptr 自动释放它
}

// 使用 shared_ptr
void example_shared_ptr() {
  std::shared_ptr<std::vector<std::string>> container;

  {
    // 创建一个临时的 shared_ptr，指向动态分配的容器
    auto tmp = std::make_shared<std::vector<std::string>>(100);
    container = tmp;  // 将所有权转移到 container

    // 对容器进行操作
  }

  // 离开作用域时，tmp 失效，但 container 仍指向容器
  // 等到所有 shared_ptr 引用都被销毁后，容器才会被释放
}

// 使用 weak_ptr
void example_weak_ptr() {
  std::shared_ptr<std::vector<std::string>> container;

  {
    // 创建一个临时 shared_ptr，没有直接所有权
    auto tmp = std::make_shared<std::vector<std::string>>(100);
    std::weak_ptr<std::vector<std::string>> weak_container(tmp);

    // 对容器进行操作

    if (auto locked = weak_container.lock()) {
      // locked 现在是一个指向容器的 shared_ptr
    }
  }

  // 离开作用域时，tmp 失效，container 可能仍然存在
  // 如果没有其他 shared_ptr 引用容器，它会被释放
}

選擇指南

選擇最合適的智慧指標類型取決於應用程式的特定需求：

• 獨佔所有權和頻繁的分配/釋放操作：unique_ptr
• 共享所有權和對開銷的敏感度：weak_ptr 或shared_ptr
• 按引用計數管理記憶體：shared_ptr

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