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智能指针解释

智能指针（Smart Pointer）是C++中用于自动管理动态分配内存的工具。

它是一种封装了原始指针功能的类，能够自动处理资源的分配和释放，从而帮助程序员避免常见的内存管理错误，如内存泄漏、悬挂指针等问题。

智能指针通过资源获取即初始化（RAII, Resource Acquisition Is Initialization）的机制工作，这意味着智能指针在其构造时获取资源，在其析构时释放资源。这样可以确保即使在异常情况下，资源也能被正确地释放。

 

智能指针解决的问题

（1）内存泄漏：内存手动释放，使用智能指针可以自动释放。

（2）共享所有权指针的传播和释放，比如多线程使用同一个对象时析构问题。

 

几种类型的智能指针

C++标准库提供了几种类型的智能指针，包括：

1. std::unique_ptr：

   • 独占所有权模型，意味着一个unique_ptr实例拥有它所指向的对象的独占所有权。
   • 当unique_ptr超出作用域或被显式重置时，它会自动调用析构函数并释放所管理的对象。
   • 不支持复制，但可以移动。

2. std::shared_ptr：

   • 共享所有权模型，允许多个shared_ptr实例共享同一个对象的所有权。
   • 使用引用计数来跟踪指向同一对象的shared_ptr的数量。
   • 当最后一个shared_ptr实例超出作用域或被重置时，引用计数减至零，对象的析构函数被调用，对象被释放。

3. std::weak_ptr：

   • 用于解决shared_ptr的循环引用问题。
   • 不增加引用计数，可以观察由shared_ptr管理的对象，但不参与其生命周期管理。
   • 当没有shared_ptr实例指向对象时，weak_ptr可以检测到对象已被销毁。

智能指针的设计和使用极大地简化了C++中的内存管理，提高了程序的健壮性和安全性。在现代C++编程中，强烈推荐使用智能指针代替裸指针，以提高代码的质量和可维护性。

 

智能指针举例

智能指针在C++中是用来自动管理动态分配的内存的一种手段，以防止内存泄漏和其他资源管理相关的问题。

std::unique_ptr 示例

std::unique_ptr是一种独占所有权的智能指针，它确保任何时候只有一个std::unique_ptr实例拥有对给定资源的控制。当std::unique_ptr超出作用域或被重置时，它所拥有的资源会被自动释放。

#include <memory>
 
class MyClass {
public:
    MyClass() { std::cout << "MyClass constructor called.n"; }
    ~MyClass() { std::cout << "MyClass destructor called.n"; }
    void doSomething() { std::cout << "Doing something...n"; }
};
 
int main() {
    // 创建一个unique_ptr来管理MyClass的实例
    std::unique_ptr<MyClass> uptr(new MyClass());
 
    // 调用doSomething方法
    uptr->doSomething();
 
    // unique_ptr会在离开作用域时自动调用MyClass的析构函数
    return 0;
}

std::shared_ptr 示例

std::shared_ptr是一种共享所有权的智能指针，它允许多个std::shared_ptr实例共享同一资源的所有权。std::shared_ptr使用引用计数来跟踪有多少个智能指针指向相同的资源，当引用计数变为0时，资源会被释放。

#include <memory>
 
class MyClass {
public:
    MyClass() { std::cout << "MyClass constructor called.n"; }
    ~MyClass() { std::cout << "MyClass destructor called.n"; }
    void doSomething() { std::cout << "Doing something...n"; }
};
 
int main() {
    // 创建一个shared_ptr来管理MyClass的实例
    std::shared_ptr<MyClass> sptr(new MyClass());
    
    // 创建第二个shared_ptr，共享同一个MyClass实例
    std::shared_ptr<MyClass> sptr2 = sptr;
 
    // 调用doSomething方法
    sptr->doSomething();
 
    // 当所有shared_ptr实例都超出作用域时，MyClass的析构函数才会被调用
    return 0;
}

 

注意事项

在使用std::shared_ptr时，要小心避免循环引用的情况，这会导致引用计数永远不降为0，从而导致资源泄露。在有循环引用的情况下，可以使用std::weak_ptr来打破循环，std::weak_ptr不增加引用计数，只持有对std::shared_ptr管理资源的弱引用。

这些示例展示了如何使用智能指针来管理动态分配的内存，以确保在适当的时候资源能够被正确释放，避免了手动管理内存时可能出现的常见错误。

 

其他示例

https://www.cnblogs.com/god-of-death/p/17962676

https://zhuanlan.zhihu.com/p/678722914