快速弄懂C++中的智能指针

智能指针是C++中的一个对象，它的行为类似于指针，但它提供了自动的内存管理功能。当智能指针超出作用域时（比如说在函数中使用智能指针指向了一个对象，当该函数结束时会自动销毁该对象），它会自动删除其所指向的对象，这样可以避免内存泄露。C++11及之后的标准库中提供了几种不同类型的智能指针，包括：

**在局部函数中创建了一个局部对象的话，在函数结束后局部对象会被自动释放，但是若创建的是一个new对象在不使用智能指针的情况下若在函数结束运行时没销毁就会造成内存泄漏。
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1. std::unique_ptr：

   • 独占所指向的对象（即同一时间只能有一个unique_ptr指向一个给定的对象）。
   • 不能被复制，只能被移动。
   • 当unique_ptr超出作用域或被删除时，它所指向的对象也会被删除。
   • 通常用于表示唯一所有权的场景。

   std::unique_ptr<int> p1(new int(5));
   std::unique_ptr<int> p2 = std::move(p1); // p1现在为空，p2指向之前的对象
   

2. std::shared_ptr：

   • 允许多个shared_ptr指向同一个对象。
   • 使用引用计数来跟踪有多少shared_ptr指向同一个对象。
   • 当最后一个指向对象的shared_ptr被销毁时，对象会被删除。
   • 通常用于需要多个指针共享一个资源的场景。

   std::shared_ptr<int> p1 = std::make_shared<int>(5);
   std::shared_ptr<int> p2 = p1; // 两者指向同一个对象，引用计数增加
   

3. std::weak_ptr：

   • 是shared_ptr的伴侣，不会增加引用计数。
   • 用于解决shared_ptr可能引起的循环引用问题。
   • 必须从weak_ptr转换为shared_ptr才能访问其所指向的对象。

   std::shared_ptr<int> p1 = std::make_shared<int>(5);
   std::weak_ptr<int> wp = p1; // wp指向p1所指的对象，但不增加引用计数
   

使用建议：

• 尽量避免使用裸指针。如果需要动态分配内存，优先考虑使用智能指针。
• 当对象的所有权需要被明确地传递时，使用unique_ptr。
• 当多个指针需要共享同一个对象时，使用shared_ptr。
• 当需要打破shared_ptr的循环引用时，使用weak_ptr。

注意：虽然智能指针提供了自动的内存管理功能，但仍然需要注意不要在非智能指针和智能指针之间产生混淆，这可能导致未定义的行为或其他问题。

下面是每种智能指针的使用场景及其价值：

1. std::unique_ptr

   • 使用场景：当你有一个对象，并且在任何时刻只有一个拥有者时使用。
   • 示例：数据库的连接池。当一个线程请求一个连接时，它从连接池中获得一个unique_ptr，该指针在这段时间内唯一地拥有这个连接。当线程完成工作并释放unique_ptr时，连接返回到连接池。
   • 价值：确保对象在其生命周期中只有一个拥有者，并且当unique_ptr离开作用域时，对象被自动删除，避免内存泄漏。

2. std::shared_ptr

   • 使用场景：当你希望多个指针共同拥有一个对象时使用。
   • 示例：一个社交网络应用中的用户组。多个用户可以同时属于同一个组，所以这个组的实例被多个用户对象共享。当最后一个属于该组的用户被删除时，组也会被自动删除。
   • 价值：允许多个shared_ptr实例共享其管理的对象，并且当最后一个shared_ptr被销毁时，它们所管理的对象也会被自动删除。

3. std::weak_ptr

   • 使用场景：当你想要持有一个对象的引用，但不想增加其引用计数时使用。这通常用于避免shared_ptr的循环引用问题。
   • 示例：家庭关系模型。父对象有一个shared_ptr指向子对象，而子对象有一个weak_ptr指向父对象。这样，即使父对象被删除，子对象不会因为循环引用而无法被正确地删除。
   • 价值：允许对象之间有一个不增加引用计数的连接，这在需要避免循环引用的场景中特别有用。

通过使用这些智能指针，C++开发者可以更加容易地管理内存，减少内存泄漏和其他内存管理错误。