C++智能指针

在C++中，内存管理一直是个棘手的问题。手动管理内存（new/delete）容易导致内存泄漏 和悬空指针。智能指针的出现，让内存管理变得安全又简单！

为什么需要智能指针？

// 手动管理内存的陷阱
void foo() {
    int* p = new int(10);
    // 如果这里发生异常或提前return，内存泄漏！
}

智能指针通过自动管理内存，在对象离开作用域时自动释放内存，彻底解决内存泄漏问题。

三种核心智能指针

unique_ptr - 独占所有权

• 特点 ：一个指针只能由一个对象拥有，不能拷贝 ，可以移动

• 使用场景 ：资源独占（如网络连接）

  #include <memory>
  
  std::unique_ptr<int> create_unique() {
      auto p = std::make_unique<int>(42); // 创建智能指针
      return p; // 可以安全返回（移动语义）
  }
  
  int main() {
      auto p = create_unique();
      std::cout << *p; // 输出 42
      // 离开作用域时自动释放内存
  }

  unique_ptr 保证了资源的唯一所有权，避免了共享导致的释放冲突。

shared_ptr - 共享所有权

• 特点 ：多个指针共享 同一资源，引用计数管理生命周期

• 使用场景 ：需要多个对象共享同一资源（如缓存、单例）

  #include <memory>
  
  struct Resource {
      ～Resource() { std::cout << "资源释放\n"; }
  };
  
  int main() {
      auto r1 = std::make_shared<Resource>();
      {
          auto r2 = r1; // 引用计数+1
          std::cout << "当前引用计数: " << r1.use_count() << "\n";
      } // r2离开作用域，计数-1
      std::cout << "当前引用计数: " << r1.use_count() << "\n";
      // r1离开作用域时自动释放资源
  }

  use_count() 查看引用计数，当计数为0时自动释放。

weak_ptr - 弱引用

• 特点 ：不增加引用计数 ，解决shared_ptr的循环引用问题

• 使用场景 ：观察者模式、缓存等需要避免循环引用的场景

  #include <memory>
  
  struct Node {
      std::shared_ptr<Node> next;
      std::weak_ptr<Node> prev; // 避免循环引用
  };
  
  int main() {
      auto a = std::make_shared<Node>();
      auto b = std::make_shared<Node>();
      
      a->next = b;
      b->prev = a; // 弱引用，不会增加计数
      
      // 释放时不会因循环引用卡住
      a.reset(); // 释放a，b的next被释放
  }

  通过lock()检查资源是否还有效：

  if (auto locked = weak_ptr.lock()) {
      // 资源有效，安全使用
  }

  智能指针使用守则

  表格

  指针类型	不能拷贝	能移动	引用计数	适用场景
  unique_ptr	✅	✅	❌	独占资源
  shared_ptr	❌	✅	✅	共享资源
  weak_ptr	❌	❌	❌	避免循环引用

为什么应该优先用智能指针？

1. 安全：自动管理内存，避免内存泄漏
2. 简洁：代码更短，逻辑更清晰
3. 现代C++：是C++11标准的核心特性