C++ 智慧指標的底層實作原理有哪些？

C++ 智慧指標透過指標計數、析構函式和虛擬函式表實現自動記憶體管理。指標計數追蹤引用數，當引用數降為 0 時，析構函數釋放原始指標。虛擬函數表啟用多態性，允許針對不同類型的智慧指標實現特定行為。

C++ 智慧指標的底層實作原理

C++ 智慧指標是一個類別模板​​，用於管理原始指標的生命週期，提供自動記憶體管理功能，從而避免手動記憶體管理帶來的問題，例如記憶體洩漏和野指針。

智慧指標的底層實作機制主要包括：

指標計數

智慧指標內部有一個引用計數，用於追蹤有多少物件引用了它所管理的原始指針。每個物件引用智慧指標都會增加引用計數，每個物件取消引用智慧指標都會減少引用計數。當引用計數降為 0 時，智慧型指標會自動釋放它所管理的原始指標。

析構函數

智慧指標的析構函數負責在物件銷毀時釋放它所管理的原始指標。當智慧型指標的參考計數降為 0 時，析構函數將被調用，釋放原始指標並將其指向 nullptr。

虛擬函數表

智慧指標使用虛函數表來實現多態性。透過繼承一個基類，可以為不同類型的智慧指標（例如 shared_ptr、unique_ptr）實現不同的行為，例如引用計數的增加和減少方式。

實戰案例

下面是一個使用unique_ptr 管理原始指標的範例：

#include <memory>

class Example {
public:
    Example() {
        std::cout << "Example constructor called" << std::endl;
    }

    ~Example() {
        std::cout << "Example destructor called" << std::endl;
    }
};

int main() {
    // 使用 unique_ptr 创建智能指针
    std::unique_ptr<Example> example(new Example);

    // 使用智能指针访问原始指针
    example->Example();

    // 离开 scope 时，unique_ptr 将自动释放原始指针
    return 0;
}

在上面的範例中，unique_ptr 確保在main 函數退出時自動釋放Example 對象，無論是否發生例外狀況。

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