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C++ 智能指针简单介绍及用法

C++ 智能指针简单介绍及用法

智能指针是 C++11 引入的一个非常实用的特性,旨在自动管理动态分配的内存,避免内存泄漏和悬空指针问题。主要有三种类型的智能指针:std::unique_ptrstd::shared_ptrstd::weak_ptr。下面是对它们的详细介绍:

1. std::unique_ptr

  • 特性

    • 独占所有权:每个 std::unique_ptr 实例只能拥有一个对象的唯一所有权。
    • 不可复制:不能复制 unique_ptr,但可以移动(使用移动构造函数或移动赋值运算符)。
  • 使用场景:适用于表示唯一的拥有关系,不需要共享所有权的情况。

  • 示例

    #include <iostream>
    #include <memory>void uniquePtrExample() {std::unique_ptr<int> ptr1(new int(10)); // 创建 unique_ptrstd::cout << *ptr1 << std::endl;         // 使用指针std::unique_ptr<int> ptr2 = std::move(ptr1); // 转移所有权// std::cout << *ptr1; // 错误:ptr1 已经不再拥有对象
    }
    

2. std::shared_ptr

  • 特性

    • 共享所有权:多个 std::shared_ptr 实例可以指向同一个对象。
    • 引用计数:通过引用计数来管理对象的生命周期,当最后一个 shared_ptr 被销毁时,内存会自动释放。
  • 使用场景:适用于多个对象共享同一资源的情况。

  • 示例

    #include <iostream>
    #include <memory>void sharedPtrExample() {std::shared_ptr<int> ptr1(new int(20)); // 创建 shared_ptr{std::shared_ptr<int> ptr2 = ptr1; // ptr2 也指向同一个对象std::cout << *ptr2 << std::endl;   // 输出 20} // ptr2 离开作用域后,引用计数减少std::cout << *ptr1 << std::endl;     // 仍然有效输出 20
    }
    

3. std::weak_ptr

  • 特性

    • 弱引用:提供对 shared_ptr 指向对象的非拥有性引用。
    • 不增加引用计数:不会影响对象的生命周期。
  • 使用场景:用于防止循环引用,或者在需要检查资源是否仍然有效时。

  • 示例

    #include <iostream>
    #include <memory>void weakPtrExample() {std::shared_ptr<int> sptr(new int(30));std::weak_ptr<int> wptr = sptr; // 创建 weak_ptrif (auto sptr2 = wptr.lock()) { // 检查 weak_ptr 是否有效std::cout << *sptr2 << std::endl; // 输出 30}sptr.reset(); // 删除 sptr 指向的对象if (auto sptr2 = wptr.lock()) {std::cout << *sptr2 << std::endl; // 输出为空,指向的对象已被释放} else {std::cout << "资源已被释放" << std::endl;}
    }
    

总结

利用智能指针可以帮助我们有效管理内存,降低内存泄漏的风险,提高程序的安全性和稳定性。🎉 选择合适的智能指针类型可以使代码更简洁和易于维护。

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