c++ 怎么使用智能指针shared_ptr和unique_ptr_c++智能指针用法详解与内存管理技巧

C++11引入std::unique_ptr和std::shared_ptr管理动态内存，前者独占所有权、不可复制但可移动，适用于局部资源；后者通过引用计数实现共享所有权，需配合std::weak_ptr避免循环引用，推荐使用std::make_unique和std::make_shared创建，提升安全与性能。

在C++中，智能指针是管理动态内存的现代方式，能有效避免内存泄漏和资源管理错误。C++11引入了 std::shared_ptr 和 std::unique_ptr，它们都定义在 <memory> 头文件中。下面详细介绍它们的用法与最佳实践。

std::unique_ptr：独占式所有权

std::unique_ptr 表示对所指向对象的唯一所有权。同一时间只能有一个 unique_ptr 指向某个对象，不能复制，但可以移动。

使用 std::make_unique 创建（C++14起支持）：

#include <memory>
#include <iostream>

auto ptr = std::make_unique<int>(42);
std::cout << *ptr << "\n"; // 输出 42

// 自动释放内存，无需手动 delete

如果使用旧版本C++（如C++11），可用 new 构造：

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

不能复制，但可移动：

auto ptr1 = std::make_unique<int>(10);
// auto ptr2 = ptr1;        // 错误：不能复制
auto ptr2 = std::move(ptr1); // 正确：转移所有权
// 此时 ptr1 为空，ptr2 拥有对象

std::unique_ptr<int> createValue() {
    return std::make_unique<int>(100);
}

适用于工厂模式、资源封装等场景。

std::shared_ptr：共享式所有权

std::shared_ptr 使用引用计数机制，多个指针可共享同一个对象。当最后一个 shared_ptr 被销毁时，对象自动释放。

推荐使用 std::make_shared：

auto sptr = std::make_shared<int>(50);
std::cout << *sptr << "\n"; // 输出 50

多个 shared_ptr 可指向同一对象：

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auto sp1 = std::make_shared<int>(88);
auto sp2 = sp1; // 引用计数 +1
auto sp3 = sp1; // 引用计数 +1
// 此时引用计数为 3

离开作用域后，引用计数递减，归零时自动 delete。

make_shared 比直接 new 更高效，因为它将控制块和对象一起分配，减少内存碎片和分配次数。

避免循环引用：使用 weak_ptr

当两个 shared_ptr 相互持有对方时，会形成循环引用，导致内存无法释放。

struct Node {
    std::shared_ptr<Node> parent;
    std::shared_ptr<Node> child;
};

上面代码中，parent 和 child 互相引用，即使超出作用域，引用计数也不为0。

weak_ptr 不增加引用计数，用于观察 shared_ptr 所管理的对象。

struct Node {
    std::weak_ptr<Node> parent; // 改为 weak_ptr
    std::shared_ptr<Node> child;
};

访问时需升级为 shared_ptr：

if (auto p = parent.lock()) {
    // 安全访问父节点
    std::cout << "Parent exists\n";
} else {
    std::cout << "Parent already destroyed\n";
}

内存管理技巧与最佳实践

合理使用智能指针，可以极大提升代码安全性和可维护性。

• 优先使用 make_unique 和 make_shared：避免裸 new，更安全且性能更好。
• 不要混合管理：一个原始指针不要同时被多个智能指针管理，否则会导致重复释放。
• 避免从 this 创建 shared_ptr：若类本身是 shared_ptr 管理的，应继承 std::enable_shared_from_this：

struct MyClass : std::enable_shared_from_this<MyClass> {
    std::shared_ptr<MyClass> getSelf() {
        return shared_from_this();
    }
};

• unique_ptr 适合大多数局部资源管理：如函数内动态对象、类的私有成员等。
• shared_ptr 用于需要共享所有权的场景：如缓存、观察者模式、树结构中的子节点等。

基本上就这些。掌握 unique_ptr 和 shared_ptr 的核心用法，并注意避免循环引用，就能写出既高效又安全的C++代码。

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