C++智能指针有哪些类型 shared_ptr unique_ptr weak

C++智能指针有哪些类型 shared_ptr unique_ptr weak_ptr详解

P粉602998670

发布： 2025-07-01 09:19:01

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c++++中的智能指针通过自动管理内存解决手动管理导致的内存泄漏和重复释放问题。1. shared_ptr共享资源所有权，适用多指针共同管理同一资源的场景，但需避免循环引用；2. unique_ptr独占资源所有权，不可复制只能移动，适合单一管理者，性能优于shared_ptr；3. weak_ptr作为shared_ptr的观察者，不增加引用计数，用于解决循环引用或临时访问资源。应优先使用make_shared和make_unique创建智能指针以提高安全性。

C++智能指针有哪些类型 shared_ptr unique_ptr weak_ptr详解

C++中的智能指针主要是为了解决手动管理内存容易出错的问题，比如忘记释放内存导致内存泄漏，或者重复释放同一块内存造成崩溃。常见的智能指针有三种：shared_ptr、unique_ptr 和 weak_ptr。它们各自有不同的使用场景和特点。

shared_ptr：共享所有权的智能指针

shared_ptr 是一种可以多个指针共享同一块内存资源的智能指针。它内部维护了一个引用计数，当最后一个 shared_ptr 被销毁或重置时，才会真正释放所管理的对象。

适用场景：当你希望多个对象共同拥有一个资源，且这个资源在所有拥有者都不再需要之后才被释放。
注意事项：要小心循环引用问题，否则可能导致内存无法释放。
基本用法：
- 使用 make_shared() 创建一个 shared_ptr
- 可以赋值给另一个 shared_ptr，引用计数自动增加
- 不建议直接使用裸指针构造 shared_ptr，容易出错

举个例子：

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auto ptr1 = std::make_shared<int>(10);
auto ptr2 = ptr1; // 引用计数变为2

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这时候，只有当 ptr1 和 ptr2 都被销毁后，int 所占的内存才会被释放。

unique_ptr：独占所有权的智能指针

unique_ptr 表示对资源的唯一拥有权。它不能被复制，只能通过移动语义转移所有权。这种方式保证了资源的安全性，避免了多指针同时管理同一资源带来的风险。

适用场景：当你希望某个资源只由一个指针管理，不允许多个指针同时持有。
优点：性能比 shared_ptr 更高，因为没有引用计数开销。
限制：不能复制，只能移动（move）

常见操作：

创建方式通常是 std::make_unique()（C++14起）
如果想转移所有权，必须用 std::move()

例如：

auto ptr1 = std::make_unique<int>(20);
auto ptr2 = std::move(ptr1); // ptr1现在为空

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这时，ptr1 已经不再拥有资源，访问它会导致未定义行为。

weak_ptr：配合 shared_ptr 使用的弱引用指针

weak_ptr 并不真正“拥有”资源，它是对 shared_ptr 管理的对象的一种观察者角色。它的存在不会影响引用计数，因此不会阻止资源被释放。

适用场景：解决 shared_ptr 的循环引用问题，或者用于缓存、监听等不需要长期持有资源的场合。
使用方法：通常从 shared_ptr 构造而来，在使用前需要调用 lock() 获取一个临时的 shared_ptr

举个典型用法：

std::shared_ptr<int> sp = std::make_shared<int>(30);
std::weak_ptr<int> wp = sp;

if (auto temp = wp.lock()) {
    // temp是一个有效的shared_ptr，可以安全使用
} else {
    // 对象已经被释放了
}

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注意：每次调用 lock() 都会生成一个新的 shared_ptr，所以不要频繁调用。