C++中常用的三个智能指针是什么

寻技术 C/C++编程 2023年10月26日 77

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什么是智能指针

在C++中,内存的分配和释放都是由开发者手动实现的。这种方式虽然很灵活,但也十分容易出错,比如忘记释放内存或释放了已经释放的内存等。为了避免这些问题,C++引入了智能指针这一概念。智能指针是一种类,它在析构时自动释放所管理的对象所占用的内存。这样,程序员就不需要手动管理内存,减少了出错的可能性。智能指针是一种

RAII
(Resource Acquisition Is Initialization)技术的应用。

RAII
的基本思想是:在对象的构造函数中进行资源的分配,在析构函数中进行资源的释放。智能指针也是这种思想的一种扩展,它在析构时自动释放资源。

C++中的几种智能指针

C++中有三种智能指针:

unique_ptr
shared_ptr
weak_ptr
。每种智能指针都有其独特的功能和特点,下面将逐一介绍。

unique_ptr

unique_ptr
是一个独享所有权的智能指针,不能共享所有权。当
unique_ptr
被销毁时,它所管理的对象的内存也会被自动释放。
unique_ptr
也可以通过
std::move()
转移所有权。
unique_ptr
使用的方法很简单,只需要将所需管理的对象传递给
unique_ptr
即可。
 #include <iostream>
 #include <memory>
 
 int main() {
     // 使用unique_ptr管理int类型的对象
     std::unique_ptr<int> up1(new int(10));
     std::cout << "up1: " << *up1 << std::endl;
 
     // 使用make_unique函数创建unique_ptr对象
     auto up2 = std::make_unique<int>(20);
     std::cout << "up2: " << *up2 << std::endl;
 
     // unique_ptr可以通过std::move()转移所有权
     std::unique_ptr<int> up3 = std::move(up1);
     std::cout << "up3: " << *up3 << std::endl;
 
     return 0;
 }

shared_ptr

shared_ptr
是一个共享所有权的智能指针,可以有多个
shared_ptr
指向同一个对象。每当一个
shared_ptr
被销毁时,它所管理的对象的引用计数会减1。当引用计数为0时,对象的内存也会被自动释放。
shared_ptr
的使用方法和
unique_ptr
类似,只需要将所需管理的对象传递给
shared_ptr
即可。需要注意的是,
shared_ptr
不能管理动态分配的数组,因为它无法确定数组的长度。
 #include <iostream>
 #include <memory>
 int main() {
     // 使用shared_ptr管理int类型的对象
     std::shared_ptr<int> sp1(new int(10));
     std::cout << "sp1: " << *sp1 << std::endl;
     // 使用make_shared函数创建shared_ptr对象
     auto sp2 = std::make_shared<int>(20);
     std::cout << "sp2: " << *sp2 << std::endl;
     // 可以有多个shared_ptr指向同一个对象
     std::shared_ptr<int> sp3 = sp1;
     std::cout << "sp1 count: " << sp1.use_count() << std::endl;
     std::cout << "sp3 count: " << sp3.use_count() << std::endl;
     return 0;
 }

weak_ptr

weak_ptr
是一个弱引用的智能指针,它可以与
shared_ptr
一起使用。
weak_ptr
不会增加所管理的对象的引用计数,因此它不会影响对象的生命周期。可以通过
weak_ptr
lock()
成员函数来获取一个指向所管理的对象的
shared_ptr
。需要注意的是,在使用
lock()
函数之前,需要判断
weak_ptr
是否已经过期,即判断其指向的对象是否已经被销毁。
 #include <iostream>
 #include <memory>
 int main() {
     // 使用shared_ptr管理int类型的对象
     std::shared_ptr<int> sp1(new int(10));
     std::weak_ptr<int> wp1 = sp1;
     // 判断wp1是否过期
     if (auto sp2 = wp1.lock()) {
         std::cout << "wp1: " << *sp2 << std::endl;
     } else {
         std::cout << "wp1 expired" << std::endl;
     }
     // 销毁sp1
     sp1.reset();
     // 判断wp1是否过期
     if (auto sp2 = wp1.lock()) {
         std::cout << "wp1: " << *sp2 << std::endl;
     } else {
         std::cout << "wp1 expired" << std::endl;
     }
     return 0;
 }
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