《C++11：智能指针》

C++ 智能指针：从裸指针缺陷到标准库实践

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文章目录

[C++ 智能指针：从裸指针缺陷到标准库实践](#C++ 智能指针：从裸指针缺陷到标准库实践)
- [1. 裸指针的四大硬伤](#1. 裸指针的四大硬伤)
- [2. RAII：把"资源"变成"对象"](#2. RAII：把“资源”变成“对象”)
- [3. 智能指针选型速查表](#3. 智能指针选型速查表)
- [4. 独占场景：unique_ptr](#4. 独占场景：unique_ptr)
- [5. 共享场景：shared_ptr](#5. 共享场景：shared_ptr)
- [6. 循环引用与 weak_ptr](#6. 循环引用与 weak_ptr)
- [7. 删除器：让智能指针管理任何资源](#7. 删除器：让智能指针管理任何资源)
- [8. 不可用的过时方案](#8. 不可用的过时方案)
- [9. 快速迁移清单](#9. 快速迁移清单)
- [10. 结论](#10. 结论)

1. 裸指针的四大硬伤

问题	典型代码	后果
异常泄漏	`int* p=new int[1024]; DoSomething(); delete[] p;`	`DoSomething()` 抛异常 → `delete[]` 未执行 → 泄漏
忘记释放	`void f(){ int* p=new int; return; }`	函数早退 → 直接泄漏
重复释放	`delete p; delete p;`	未定义行为，多数平台崩溃
所有权模糊	`void f(int* p);`	调用方不知道是否该 `delete`，极易 double-delete 或泄漏

2. RAII：把"资源"变成"对象"

核心理念：资源在构造函数中获得，在析构函数中释放。

C++ 标准库已经帮你写好模板，只需选合适的智能指针即可。

3. 智能指针选型速查表

场景	推荐指针	关键属性	注意
独占，不可拷贝	`unique_ptr<T>`	move-only	默认 `delete`，可自定义 deleter
共享，可拷贝	`shared_ptr<T>`	引用计数	注意循环引用 → 搭配 `weak_ptr`
观察，不拥有	`weak_ptr<T>`	不计数	使用前须 `.lock()` 判空

4. 独占场景：unique_ptr

cpp 复制代码

// 单对象
std::unique_ptr<Date> up = std::make_unique<Date>(2024, 9, 11);

// 数组
std::unique_ptr<Date[]> up_arr = std::make_unique<Date[]>(5);

// 自定义释放
auto del = [](FILE* fp){ fclose(fp); };
std::unique_ptr<FILE, decltype(del)> up_file(fopen("log.txt", "w"), del);

要点

禁止拷贝，只能 std::move
析构时自动 delete 或调用自定义 deleter
make_unique 异常安全且只进行一次内存分配

5. 共享场景：shared_ptr

cpp 复制代码

auto sp1 = std::make_shared<Date>(2024, 9, 11);
std::shared_ptr<Date> sp2 = sp1;   // 引用计数 +1
assert(sp1.use_count() == 2);

// 自定义 deleter
std::shared_ptr<FILE> sp_file(fopen("cfg.json", "r"),
                              [](FILE* fp){ fclose(fp); });

线程安全

引用计数本身原子化，多线程拷贝/析构安全
指向对象本身的并发读写仍需外部加锁

6. 循环引用与 weak_ptr

cpp 复制代码

struct Node {
    std::shared_ptr<Node> next;   // 导致循环引用
    std::weak_ptr<Node> prev;     // 打破循环
};

诊断步骤

两个 shared_ptr 互相引用 → 引用计数始终 ≥1
把"非拥有"一方换成 weak_ptr → 退出作用域时计数可归零 → 资源正确释放
访问前用 .lock() 提升为 shared_ptr，为空说明对象已析构

7. 删除器：让智能指针管理任何资源

资源类型	示例删除器	用法
`new[]`	`std::default_delete<T[]>`	`unique_ptr<T[]>` 已内置
`fopen`	`fclose`	`shared_ptr<FILE>(fp, fclose)`
`malloc`	`free`	`shared_ptr<void>(p, free)`
复合资源	lambda	`[](T* p){ custom_cleanup(p); }`

8. 不可用的过时方案

auto_ptr：C++98 遗留，拷贝转移所有权，极易悬空；C++11 起已废弃
裸指针 + 手工 delete：仅用于教学或底层库，业务代码禁止

9. 快速迁移清单

全局搜索 new / new[]
若对象生命周期唯一 → 替换为 unique_ptr / make_unique
若需多处共享 → 替换为 shared_ptr / make_shared
若存在双向引用 → 把"反向"指针改为 weak_ptr
单元测试跑一遍 Valgrind / ASan，确认 0 泄漏

10. 结论

裸指针的泄漏、重复释放、所有权不清等问题在异常路径下几乎无法靠人工保证。

以 unique_ptr 处理独占，shared_ptr+weak_ptr 处理共享，配合自定义删除器，可覆盖 99% 的动态资源管理需求，且默认异常安全。

从今天起，业务代码中禁用 delete，让智能指针成为默认选择。

ique_ptr 处理独占，shared_ptr+weak_ptr处理共享，配合自定义删除器，可覆盖 99% 的动态资源管理需求，且默认异常安全。从今天起，业务代码中禁用delete`，让智能指针成为默认选择。

如有错误，恳请指出。