c++++中的智能指針主要有三種：unique_ptr、shared_ptr和weak_ptr，它們用于自動管理內存，避免手動new/delete帶來的問題。1. unique_ptr獨占資源所有權，不支持復制但支持移動，適用于單一所有者場景；2. shared_ptr允許多個指針共享資源，通過引用計數自動釋放內存，適用于多所有者場景，但需注意循環引用；3. weak_ptr為shared_ptr的弱引用，不增加引用計數，用于打破循環引用或觀察資源狀態。選擇智能指針應根據所有權模型：獨占用unique_ptr，共享用shared_ptr，非擁有訪問用weak_ptr。使用智能指針可提高安全性，雖有輕微性能開銷但現代編譯器已優化，推薦優先使用。
智能指針，說白了，就是為了更好地管理c++中的內存，避免手動new和delete帶來的麻煩。它們本質上是RaiI（Resource Acquisition Is Initialization）原則的體現，確保資源在對象生命周期結束時自動釋放。C++標準庫提供了幾種智能指針，各有用途，選對了能省不少心。
解決方案
C++中的智能指針主要有三種：unique_ptr、shared_ptr和weak_ptr。它們都在
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unique_ptr：獨占所有權
unique_ptr代表獨占所有權的指針。這意味著一個資源只能被一個unique_ptr擁有。當unique_ptr被銷毀時，它所指向的資源也會被自動釋放。
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特點：
- 輕量級，幾乎沒有額外的開銷。
- 不支持復制，但支持移動（move）。
- 適用于明確知道資源只能被一個對象擁有的場景。
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使用示例：
#include <iostream> #include <memory> int main() { std::unique_ptr<int> ptr(new int(10)); // 創建一個unique_ptr std::cout << *ptr << std::endl; // 訪問ptr指向的值 // std::unique_ptr<int> ptr2 = ptr; // 錯誤：unique_ptr不能復制 std::unique_ptr<int> ptr2 = std::move(ptr); // 正確：使用move轉移所有權 if (ptr) { std::cout << *ptr << std::endl; // 不會執行，因為ptr已經為空 } std::cout << *ptr2 << std::endl; // 訪問ptr2指向的值 return 0; // ptr2銷毀時，會自動釋放new int(10)分配的內存 }
- 注意事項：
- unique_ptr通常用于工廠模式，確保創建的對象最終會被銷毀。
- 可以使用std::make_unique（C++14及以上）來創建unique_ptr，避免手動new帶來的異常安全問題。
auto ptr = std::make_unique<int>(20); // 更安全，推薦使用
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shared_ptr：共享所有權
shared_ptr允許多個指針共享同一個資源的所有權。它使用引用計數來跟蹤有多少個shared_ptr指向同一個資源。當最后一個shared_ptr被銷毀時，資源才會被釋放。
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特點：
- 可以復制和賦值。
- 適用于多個對象需要共享資源所有權的場景。
- 存在循環引用的風險，可能導致內存泄漏。
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使用示例：
#include <iostream> #include <memory> int main() { std::shared_ptr<int> ptr1 = std::make_shared<int>(30); // 創建一個shared_ptr std::shared_ptr<int> ptr2 = ptr1; // ptr2和ptr1共享同一個資源 std::cout << "ptr1 count: " << ptr1.use_count() << std::endl; // 輸出：2 std::cout << "ptr2 count: " << ptr2.use_count() << std::endl; // 輸出：2 ptr1.reset(); // ptr1不再指向該資源 std::cout << "ptr1 count: " << ptr1.use_count() << std::endl; // 輸出：0 std::cout << "ptr2 count: " << ptr2.use_count() << std::endl; // 輸出：1 return 0; // ptr2銷毀時，引用計數變為0，釋放資源 }- 注意事項：
- 盡量使用std::make_shared創建shared_ptr，可以提高效率并避免一些異常安全問題。
- 避免循環引用，可以使用weak_ptr打破循環。
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weak_ptr：弱引用
weak_ptr是對shared_ptr所管理對象的弱引用。它不增加引用計數，因此不能單獨擁有資源的所有權。weak_ptr主要用于解決shared_ptr的循環引用問題。
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特點：
- 不增加引用計數。
- 不能直接訪問資源，需要先調用lock()方法獲取一個shared_ptr。
- 如果資源已經被釋放，lock()方法會返回一個空的shared_ptr。
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使用示例：
#include <iostream> #include <memory> class B; // 前向聲明 class A { public: std::shared_ptr<B> b_ptr; ~A() { std::cout << "A destroyed" << std::endl; } }; class B { public: std::weak_ptr<A> a_ptr; // 使用weak_ptr打破循環引用 ~B() { std::cout << "B destroyed" << std::endl; } }; int main() { std::shared_ptr<A> a = std::make_shared<A>(); std::shared_ptr<B> b = std::make_shared<B>(); a->b_ptr = b; b->a_ptr = a; // 如果使用shared_ptr，A和B的析構函數不會被調用，造成內存泄漏 // 使用weak_ptr后，A和B的析構函數會被正常調用 return 0; }- 注意事項：
- weak_ptr通常用于觀察者模式、緩存等場景。
- 在使用weak_ptr之前，需要檢查其指向的資源是否仍然有效。
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如何選擇合適的智能指針？
選擇哪種智能指針，關鍵在于所有權模型。如果資源只需要一個所有者，那么unique_ptr是最佳選擇。如果資源需要被多個對象共享，那么shared_ptr是合適的。如果需要訪問資源，但不想擁有所有權，或者需要打破循環引用，那么weak_ptr就派上用場了。
智能指針會影響性能嗎？
智能指針確實會帶來一些性能開銷，主要是引用計數的維護（對于shared_ptr）和額外的內存占用。但是，與手動管理內存相比，智能指針可以大大降低內存泄漏和懸掛指針的風險，從長遠來看，是值得的。此外，現代編譯器對智能指針進行了優化，使得性能影響已經很小。在大多數情況下，使用智能指針是推薦的做法。
如何避免智能指針導致的循環引用？
循環引用是shared_ptr的一個常見問題。當兩個或多個對象相互持有對方的shared_ptr時，它們的引用計數永遠不會降到0，導致內存泄漏。解決循環引用的方法之一是使用weak_ptr。讓其中一個對象持有對方的weak_ptr，這樣就不會增加引用計數，從而打破循環。
智能指針和原始指針有什么區別？
原始指針就是普通的C++指針，例如int*、char*等。它們需要手動分配和釋放內存，容易出錯。智能指針則是一種封裝了原始指針的對象，它可以自動管理內存，避免內存泄漏。智能指針通過RAII機制，在對象生命周期結束時自動釋放資源。使用智能指針可以提高代碼的可靠性和安全性。
