C++ Smart Pointer 智能指针详解

1. 什么是智能指针？

智能指针是一个用于指针管理的封装类，它能够自动释放内存。相比于简单的指针，智能指针能更好地控制对象的生命周期，避免一些常见的bug，如内存泄露和野指针。

2. 常见的智能指针类型

C++中常见的智能指针类型有三种：

2.1. unique_ptr

unique_ptr是C++11标准中引入的一种独享所有权的智能指针，它使用移动语义来避免拷贝和赋值。具有unique_ptr的对象是独立的，不能被多个unique_ptr对象共享。

#include <memory>

std::unique_ptr<int> ptr(new int(42));

// 使用make_unique来创建unique_ptr
auto ptr = std::make_unique<int>(42);

2.2. shared_ptr

shared_ptr是一种共享所有权的智能指针，可以被多个shared_ptr对象共享。shared_ptr使用引用计数来管理对象的生命周期，当最后一个shared_ptr对象销毁时，才会自动释放内存。

#include <memory>

std::shared_ptr<int> ptr1(new int(42));
std::shared_ptr<int> ptr2 = ptr1; // 共享所有权

// 使用make_shared来创建shared_ptr
auto ptr = std::make_shared<int>(42);

2.3. weak_ptr

weak_ptr是一种弱引用的智能指针，它指向的对象可能已经被销毁或者空指针。weak_ptr用于解决shared_ptr的循环引用问题。

#include <memory>

std::shared_ptr<int> strong_ptr(new int(42));
std::weak_ptr<int> weak_ptr = strong_ptr; // 弱引用

// 构造使用std::weak_ptr的shared_ptr
auto shared_from_weak = weak_ptr.lock();

3. 智能指针的使用示例

3.1. unique_ptr示例

#include <memory>

struct Foo {
    Foo() { std::cout << "Foo constructed\n"; }
    ~Foo() { std::cout << "Foo destructed\n"; }
};

int main() {
    std::unique_ptr<Foo> foo_ptr(new Foo);
    // do something with foo_ptr
    return 0;
}

3.2. shared_ptr示例

#include <memory>

struct Foo {
    Foo() { std::cout << "Foo constructed\n"; }
    ~Foo() { std::cout << "Foo destructed\n"; }
};

int main() {
    std::shared_ptr<Foo> foo_ptr1(new Foo);
    std::shared_ptr<Foo> foo_ptr2 = foo_ptr1;
    // do something with foo_ptr1 and foo_ptr2
    return 0;
}

4. 总结

智能指针是C++中的一个重要概念，可以有效地提高代码的安全性和可维护性。在使用智能指针时应该注意内存泄露和循环引用的问题，避免使用裸指针，选择合适的智能指针类型可以使代码更加健壮。