C++ 智慧指標：提升程式碼安全性與可靠性

智慧指針是 C 中管理記憶體的工具，透過自動釋放對象，提升程式碼安全性。有三種智慧型指標類型：unique_ptr (獨佔所有權)、shared_ptr (共享所有權) 和 weak_ptr (較弱所有權)。使用智慧型指標可以自動釋放對象，避免記憶體洩漏：unique_ptr 在指標作用域結束後釋放物件；shared_ptr 在最後一個指標釋放時釋放物件；weak_ptr 不會增加參考計數，用於觀察其他指標管理的物件。

C 智慧指標：提升程式碼安全性與可靠性

智慧指標是C 中管理記憶體的強大工具，透過自動管理物件的生存期，它們簡化了程式設計並提高了程式碼安全性。

智慧指標類型

C 標準函式庫提供了幾個智慧指標類型：

• unique_ptr：指向物件的獨佔所有權，確保物件在指標作用域結束時被釋放。
• shared_ptr：指向物件的共享所有權，實現引用計數，在最後一個指標釋放時釋放物件。
• weak_ptr：指向物件的較弱所有權，不會增加物件的參考計數，用於觀察指向由其他指標管理的物件。

使用智慧指標

智慧指標的使用非常簡單：

// 使用 unique_ptr
std::unique_ptr<int> i = std::make_unique<int>(10);

// 使用 shared_ptr
std::shared_ptr<int> j = std::make_shared<int>(20);

// 使用 weak_ptr
std::weak_ptr<int> k(j);

實戰案例

考慮以下範例，示範了智慧指標的好處：

class Resource {
public:
    Resource() { std::cout << "Resource acquired" << std::endl; }
    ~Resource() { std::cout << "Resource released" << std::endl; }
};

void withoutSmartPointers() {
    // 创建资源但无法释放
    Resource* r = new Resource();
    std::cout << "Exiting function" << std::endl;
}

void withSmartPointers() {
    // 使用 unique_ptr 自动释放资源
    std::unique_ptr<Resource> r = std::make_unique<Resource>();
    std::cout << "Exiting function" << std::endl;
}

int main() {
    withoutSmartPointers();
    std::cout << std::endl;
    withSmartPointers();
    return 0;
}

輸出：

Resource acquired
Exiting function
Resource released

Resource acquired
Exiting function

在沒有智慧指標的情況下，Resource#物件在withoutSmartPointers() 函數退出時無法釋放，導致記憶體洩漏。使用 unique_ptr，物件在指標作用域結束時自動釋放，從而消除了記憶體洩漏風險。

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