C++ 智能指针：全面剖析其生命周期

C 智能指针的生命周期：创建：分配内存时创建智能指针。所有权转移：通过移动操作转移所有权。释放：智能指针离开作用域或被明确释放时释放内存。对象销毁：所指向对象被销毁时，智能指针成为无效指针。

C 智能指针：全面剖析其生命周期

简介

智能指针是一种 C 中用于管理动态分配内存的特殊指针。与原始指针不同，智能指针负责跟踪所指向对象的内存状态，并在对象不再需要时自动释放该内存。这有助于防止内存泄漏和悬垂指针等常见的编程错误。

类型

C 标准库提供了四种主要类型的智能指针：

• unique_ptr8742468051c85b06f0a0af9e3e506b5c：唯一所有权的指针。一次只能有一个 unique_ptr 指向某个对象。
• shared_ptr8742468051c85b06f0a0af9e3e506b5c：共享所有权的指针。可以有多个 shared_ptr 指向同一个对象。
• weak_ptr8742468051c85b06f0a0af9e3e506b5c：弱引用指针。weak_ptr 不会防止对象被销毁，并且需要配合 shared_ptr 使用。
• auto_ptr8742468051c85b06f0a0af9e3e506b5c：废弃。在 C 11 中已被移除。

生命周期

1. 创建

智能指针可以在对象分配内存时创建，就像使用原始指针一样：

auto ptr = std::make_unique<int>(42);

2. 所有权转移

智能指针可以通过移动（move）操作转移所有权：

auto ptr2 = std::move(ptr);  // ptr2 现在拥有对整数对象的唯一所有权

3. 释放

当智能指针离开其作用域或被明确释放时，它将释放所拥有的内存：

{
    auto ptr = std::make_unique<int>(42);
    // ...
}  // ptr 在此处释放

4. 对象销毁

当所指向的对象被销毁时，智能指针将成为无效指针：

int* ptr = new int(42);
auto sptr = std::make_shared<int>(ptr);
delete ptr;  // ptr 被销毁
sptr->get();  // sptr 现在指向一个无效指针，因此 get() 会抛出异常

实战案例

以下是如何使用智能指针来管理动态分配的数组：

// 原始指针版本
int* arr = new int[10];  // 分配数组

// ...

delete[] arr;  // 释放数组

// 智能指针版本
std::unique_ptr<int[]> arr = std::make_unique<int[]>(10);  // 分配数组

// ...

// arr 在离开范围时自动释放

智能指针版本更安全，因为它可以防止内存泄漏和悬垂指针。

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