一文掌握C++智能指针全部用法

什么是智能指针

在C++中，当我们使用new操作符分配内存时，需要手动回收内存。如果忘记回收内存，就会出现内存泄漏等问题。为了解决这个问题，C++11引入了智能指针（Smart Pointer）。

智能指针是一种类，用来在动态分配的对象生命周期结束时自动释放该对象。它是指向动态分配的内存的类对象，这个类对象中承担了释放内存的责任。

智能指针的使用

C++的STL库中提供了两种类型的智能指针，分别是shared_ptr和unique_ptr。

shared_ptr

shared_ptr是共享的智能指针，它允许多个智能指针指向同一个对象。对于内存的释放，只有最后一个shared_ptr被销毁的时候才会释放。shared_ptr中使用引用计数方法，每增加一个智能指针，引用计数就+1，每销毁一个智能指针，引用计数就-1。当引用计数为0的时候，被共享的对象就会被销毁。

shared_ptr的定义方式为：

std::shared_ptr<int> p(new int);

通过make_shared函数创建shared_ptr的方式也很常见：

auto sp = std::make_shared<int>(42);

在赋值时，可以使用拷贝或移动语义，从一个shared_ptr移动指针：

auto sp1 = std::make_shared<int>(42);
auto sp2 = sp1; // increase ref count 1 -> 2
auto sp3 = std::move(sp1); // no change to ref count

unique_ptr

unique_ptr是唯一的智能指针，它不允许多个指针指向同一个对象。当unique_ptr被销毁时，它所指向的对象也会被销毁。

unique_ptr的定义方式为：

std::unique_ptr<int> up(new int);

和shared_ptr相同，通过make_unique函数创建unique_ptr的方式也很常见：

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

使用拷贝语义时，unique_ptr会禁用拷贝构造函数和赋值操作符：

std::unique_ptr<int> up1(new int(42));
std::unique_ptr<int> up2 = up1; // compile error - copy constructor deleted

要进行移动语义的赋值，可以使用std::move：

std::unique_ptr<int> up1(new int(42));
std::unique_ptr<int> up2 = std::move(up1); // move semantics

示例说明

示例一：shared_ptr

#include <memory> // for smart pointers
#include <iostream>

int main()
{
    auto sp1 = std::make_shared<int>(42);
    auto sp2 = sp1;

    std::cout << "sp1 ref count: " << sp1.use_count() << '\n';
    std::cout << "sp2 ref count: " << sp2.use_count() << '\n';
    return 0;
}

输出结果：

sp1 ref count: 2
sp2 ref count: 2

示例二：unique_ptr

#include <memory> // for smart pointers
#include <iostream>

int main()
{
    auto up1 = std::make_unique<int>(42);
    auto up2 = std::move(up1);

    std::cout << "up1 pointer: " << up1.get() << '\n';
    std::cout << "up2 pointer: " << up2.get() << '\n';
    return 0;
}

输出结果：

up1 pointer: 0
up2 pointer: 0x564ddad87a00

总结

C++的智能指针为我们带来了很多方便，可以有效的避免常见的内存泄漏问题。shared_ptr和unique_ptr是目前最常用的智能指针，根据使用场景进行选择即可。