C++智能指针的用法

智能指针是C++11引入的,用于自动管理内存的对象。它们帮助开发者避免内存泄漏和其他与动态内存分配相关的问题。推荐使用标准库中的智能指针,因为它们提供了更好的内存管理功能。以下是几种常用的智能指针及其用法:

1. std::unique_ptr

std::unique_ptr代表独占所有权的智能指针,意味着在任何给定时间,只有一个std::unique_ptr可以指向特定对象。当std::unique_ptr超出作用域时,它所指向的对象会被自动销毁。

用法示例:

#include <memory>
#include <iostream>

class MyClass {
public:
    int value;
    MyClass(int v) : value(v) {}
};

int main() {
    std::unique_ptr<MyClass> myPtr = std::make_unique<MyClass>(10);
    std::cout << myPtr->value << std::endl; // 输出 10

    // 尝试将myPtr赋值给另一个unique_ptr
    // std::unique_ptr<MyClass> anotherPtr = myPtr; // 这会编译错误

    // 移动语义,转移所有权
    std::unique_ptr<MyClass> anotherPtr = std::move(myPtr);
    std::cout << anotherPtr->value << std::endl; // 输出 10
    // myPtr不再有效,不应再使用

    return 0;
}

2. std::shared_ptr

std::shared_ptr允许多个智能指针共享对同一对象的所有权。对象的生命周期会持续到没有std::shared_ptr指向它为止。

用法示例

#include <memory>
#include <iostream>

int main() {
    std::shared_ptr<MyClass> myPtr1 = std::make_shared<MyClass>(10);
    std::shared_ptr<MyClass> myPtr2 = myPtr1; // 共享所有权

    std::cout << myPtr1.use_count() << std::endl; // 输出 2
    std::cout << myPtr2.use_count() << std::endl; // 输出 2

    // 当myPtr1和myPtr2超出作用域时,对象被销毁
    return 0;
}

3. std::weak_ptr

std::weak_ptr是一种不控制对象生命周期的智能指针,它持有一个std::shared_ptr的弱引用。std::weak_ptr通常与std::shared_ptr一起使用,以解决循环引用的问题。

用法示例

#include <memory>
#include <iostream>

int main() {
    std::shared_ptr<MyClass> myPtr1 = std::make_shared<MyClass>(10);
    std::weak_ptr<MyClass> myWeakPtr = myPtr1;

    // 检查weak_ptr是否有效
    if (auto lockedPtr = myWeakPtr.lock()) {
        std::cout << lockedPtr->value << std::endl; // 输出 10
    }

    // 当myPtr1超出作用域时,weak_ptr将不再有效
    return 0;
}

智能指针的注意事项:

  • 所有权转移:使用std::move可以将std::unique_ptr的所有权从一个指针转移到另一个指针。
  • 内存管理:智能指针会自动管理内存,当最后一个指向特定对象的智能指针被销毁时,对象也会被销毁。
  • 异常安全:智能指针的设计是异常安全的,即使在构造或赋值过程中发生异常,也不会导致资源泄漏。
  • 循环引用:使用std::shared_ptr时,要注意循环引用问题,这可能导致内存泄漏。std::weak_ptr可以用来解决这个问题。

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