如何避免智能指针的误用导致资源泄漏常见陷阱与最佳实践-C++-PHP中文网

如何避免智能指针的误用导致资源泄漏常见陷阱与最佳实践

P粉602998670

发布： 2025-08-02 10:33:01

原创

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智能指针可能导致资源泄漏的三个主要原因是循环引用、unique_ptr所有权转移失败和自定义删除器使用不当。1. 避免shared_ptr循环引用的方法是使用weak_ptr打破循环，使其不增加引用计数；2. unique_ptr所有权转移失败常见于复制尝试、未使用std::move或返回局部unique_ptr引用，应避免这些操作；3. 使用自定义删除器时需确保其与分配方式匹配、不抛异常且线程安全，如用free_deleter释放malloc内存。

如何避免智能指针的误用导致资源泄漏常见陷阱与最佳实践

智能指针旨在自动管理动态分配的内存，但如果使用不当，仍然可能导致资源泄漏。核心在于理解智能指针的所有权语义，并避免循环引用。

循环引用会导致

shared_ptr

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无法正确释放资源，而

unique_ptr

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的不当使用则可能导致所有权转移失败。

如何避免 shared_ptr 循环引用？

循环引用通常发生在两个或多个对象彼此持有

shared_ptr

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的情况。当这些对象超出作用域时，它们的引用计数不会降为零，导致内存泄漏。

解决方案是使用

weak_ptr

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。

weak_ptr

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是一种不增加引用计数的智能指针，它指向由

shared_ptr

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管理的对象。当需要访问该对象时，可以尝试从

weak_ptr

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创建一个

shared_ptr

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。如果原始对象已被销毁，则创建会失败，从而避免悬挂指针。

例如：

#include <iostream>
#include <memory>

class B; // 前向声明

class A {
public:
    std::weak_ptr<B> b_ptr; // 使用 weak_ptr
    ~A() { std::cout << "A destroyed\n"; }
};

class B {
public:
    std::shared_ptr<A> a_ptr;
    ~B() { std::cout << "B destroyed\n"; }
};

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;

    // 没有循环引用，A 和 B 都会被销毁
    return 0;
}

登录后复制

在这个例子中，

登录后复制

类使用

weak_ptr

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指向

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类的实例，避免了循环引用。当

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和

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超出作用域时，它们都会被正确销毁。如果

登录后复制

类也使用

shared_ptr

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指向

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类的实例，就会发生内存泄漏。

unique_ptr 所有权转移失败的场景有哪些？

unique_ptr

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具有独占所有权，这意味着只有一个

unique_ptr

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可以指向给定的资源。所有权转移必须显式进行，否则会导致编译错误或运行时错误。

常见的错误包括：

尝试复制
```
unique_ptr
```
登录后复制
：
```
unique_ptr
```
登录后复制
不支持复制构造函数或赋值运算符。尝试复制会导致编译错误。

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忘记使用
```
std::move
```
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转移所有权： 在函数调用或赋值时，如果需要转移
```
unique_ptr
```
登录后复制
的所有权，必须使用
```
std::move
```
登录后复制
。否则，编译器会报错。
返回局部
```
unique_ptr
```
登录后复制
的引用： 返回局部
```
unique_ptr
```
登录后复制
的引用会导致悬挂引用，因为
```
unique_ptr
```
登录后复制
在函数返回时会被销毁，它所管理的资源也会被释放。

例如：

#include <iostream>
#include <memory>

std::unique_ptr<int> create_int() {
    std::unique_ptr<int> ptr(new int(10));
    return ptr; // 隐式使用 move 语义
}

int main() {
    std::unique_ptr<int> my_ptr = create_int();
    if (my_ptr) {
        std::cout << *my_ptr << std::endl;
    }

    // std::unique_ptr<int> another_ptr = my_ptr; // 错误：尝试复制 unique_ptr
    std::unique_ptr<int> another_ptr = std::move(my_ptr); // 正确：转移所有权

    if (my_ptr) {
        std::cout << *my_ptr << std::endl; // 不会执行，因为所有权已转移
    }

    if (another_ptr) {
        std::cout << *another_ptr << std::endl; // 输出 10
    }
    return 0;
}

登录后复制

如何正确使用自定义删除器避免资源泄漏？

unique_ptr

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和

shared_ptr

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都允许指定自定义删除器，用于在资源释放时执行特定的操作。如果资源不是通过

new

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分配的，或者需要执行额外的清理工作，自定义删除器就非常有用。

使用自定义删除器时，需要注意以下几点：

确保删除器与资源的分配方式匹配： 如果资源是通过
```
malloc
```
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分配的，则删除器应该使用
```
free
```
登录后复制
释放资源。如果资源是通过其他方式分配的，则删除器应该执行相应的清理操作。
避免删除器抛出异常： 如果删除器抛出异常，会导致程序终止。应该在删除器中捕获并处理任何可能发生的异常。
确保删除器是线程安全的： 如果多个线程可能同时访问同一个资源，则删除器应该是线程安全的。

例如：

#include <iostream>
#include <memory>

// 自定义删除器，使用 free 释放资源
void free_deleter(void* ptr) {
    std::cout << "free_deleter called\n";
    free(ptr);
}

int main() {
    void* ptr = malloc(1024);
    std::unique_ptr<void, decltype(&free_deleter)> my_ptr(ptr, &free_deleter);

    // 资源会被 free_deleter 正确释放
    return 0;
}

登录后复制

在这个例子中，