C++ 智能指针：从基础到高级

智能指针是 C 专用指针，能够自动释放堆内存对象，避免内存错误。类型包括：unique_ptr：独占所有权，指向单一对象。shared_ptr：共享所有权，允许多个指针同时管理对象。weak_ptr：弱引用，不增加引用计数，避免循环引用。使用方法：使用 std 命名空间的 make_unique、make_shared 和 make_weak 创建智能指针。智能指针在作用域结束时自动释放对象内存。高级用法：可以使用自定义删除器控制对象释放方式。智能指针可有效管理动态数组，防止内存泄漏。

从基础到高级：C 智能指针

简介

智能指针是 C 中旨在解决内存管理的特殊指针。它们通过自动释放指针指向对象在堆内存上的空间，有效避免了手动内存管理带来的常见的内存错误，如内存泄漏和悬垂指针。

类型

C 中有多种智能指针类型，每种类型都有其独特的功能和用途：

• unique_ptr： 独占所有权的智能指针，指向只能被一个指针管理的对象。
• shared_ptr： 共享所有权的智能指针，允许多个指针同时管理同一个对象。
• weak_ptr： 弱引用智能指针，不会增加对象的引用计数，用于避免循环引用。

基本用法

创建智能指针只需使用 std 命名空间中的相应类型模板：

// 独占所有权
unique_ptr<int> p1 = make_unique<int>(42);

// 共享所有权
shared_ptr<int> p2 = make_shared<int>(10);

// 弱引用
weak_ptr<int> p3 = p2;

释放内存

智能指针会在其作用域结束时自动释放所指向的对象。因此，不需要手动调用 delete 或 free。

实战案例：动态数组管理

使用智能指针管理动态数组，可以避免因忘记手动释放空间而导致的内存泄漏：

// 普通的动态数组管理
int* arr = new int[100];

// 智能指针管理动态数组
unique_ptr<int[]> arr = make_unique<int[]>(100);

当 arr 超出其作用域时，智能指针会自动删除数组。这确保了在所有情况下都释放了资源。

高级用法：自定义删除器

某些情况下，可能需要使用自定义删除器来控制指针指向对象的释放方式。这可以通过重载 delete 运算符来实现：

class MyObject {
public:
    ~MyObject() {
        // 自定义删除逻辑
    }
};

int main() {
    unique_ptr<MyObject, decltype(&MyObject::delete)> p = make_unique<MyObject>(&MyObject::delete);
}

结论

通过将智能指针纳入 C 代码库，开发人员可以大幅提高内存管理的效率，同时避免常见错误。这有助于构建更健壮、更可靠的应用程序。

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