【知识讲解】让指针拥有“自我意识”？--C++智能指针相关内容讲解

前言

[Part1. 自定义删除器](#Part1. 自定义删除器)

[Part1.1. shared_ptr 删除器](#Part1.1. shared_ptr 删除器)

[Part1.2. unique_ptr 删除器](#Part1.2. unique_ptr 删除器)

[Part1.3. 选择建议](#Part1.3. 选择建议)

[Part2. 智能指针问题及解决](#Part2. 智能指针问题及解决)

[Part2.1. 隐式转换的危险](#Part2.1. 隐式转换的危险)

[Part2.2. explicit](#Part2.2. explicit)

[Part2.3. operator bool](#Part2.3. operator bool)

[Part3. weak_ptr 弱指针](#Part3. weak_ptr 弱指针)

[Part3.1. 循环引用问题](#Part3.1. 循环引用问题)

[Part3.2. weak_ptr设计定位](#Part3.2. weak_ptr设计定位)

[Part3.3. weak_ptr接口 lock()](#Part3.3. weak_ptr接口 lock())

[Part4. make_shared](#Part4. make_shared)

[Part5. 结语](#Part5. 结语)

前言

在上篇文章我们粗略的提到了智能指针，这个知识点显然不是那么简单就能理解到位的，我们来看看吧。

let's go!!!!!!!!

Part1. 自定义删除器

默认情况下，智能指针析构时调用delete释放资源。
如果管理数组、文件句柄、第三方资源，默认释放逻辑不再适用，需要自定义删除器。

Part1.1. shared_ptr 删除器

语法示例（管理FILE文件指针）
cpp 复制代码
shared_ptr<FILE> sp(fopen("test.txt","r"), [](FILE* f){
    if(f) fclose(f);
});
• 删除器支持：普通函数、函数对象、Lambda表达式；

• 删除器在构造智能指针时传入。

Part1.2. unique_ptr 删除器

区别：unique_ptr删除器属于模板参数，类型需要写在尖括号内。
cpp 复制代码
// 模板第二个参数声明删除器类型
unique_ptr<FILE, decltype([](FILE* f){fclose(f);})> up(fopen("1.txt","r"),
    [](FILE* f){ if(f) fclose(f); });
如果删除器是Lambda，借助decltype获取Lambda类型作为模板参数。

Part1.3. 选择建议

<1> 不需要资源共享、禁止拷贝场景 → 优先unique_ptr，运行开销更小（无引用计数）；

<2> 需要多处共同持有资源 → 使用shared_ptr；

<3> shared_ptr会额外分配控制块，存在内存开销，不要滥用。

Part2. 智能指针问题及解决

Part2.1. 隐式转换的危险
cpp 复制代码
shared_ptr<Date> sp = new Date(); // 合法，允许裸指针隐式构造
隐患：
函数参数接收shared_ptr<T>，直接传入裸指针会发生临时对象构造，容易引发意外生命周期问题。

Part2.2. explicit

智能指针单参数构造函数使用explicit修饰，禁止裸指针直接隐式转换。
cpp 复制代码
// 编译报错，禁止隐式转换
shared_ptr<Date> sp = new Date();

// 正确写法：显式构造
shared_ptr<Date> sp(new Date());
同时explicit也作用于 operator bool：
即：++不能发生int a = sp;这类隐式布尔转换，仅允许if(sp)判断是否持有有效资源。++

Part2.3. operator bool

智能指针重载布尔运算符，用于判断当前是否管理有效资源：
cpp 复制代码
if(sp)
{
    // sp有效，持有内存
}
if(!up)
{
    // up为空，没有资源
}

Part3. weak_ptr 弱指针

Part3.1. 循环引用问题
cpp 复制代码
//双向链表结构示例：
struct Node{
    int val;
    shared_ptr<Node> next;
    shared_ptr<Node> prev;
};

shared_ptr<Node> A = make_shared<Node>();
shared_ptr<Node> B = make_shared<Node>();
A->next = B;
B->prev = A;
问题：
A、B互相持有对方shared_ptr，双方引用计数永远无法减至0，内存永久泄漏。

Part3.2. weak_ptr设计定位

weak_ptr是shared_ptr的辅助工具：

<1> 仅观察资源，不增加引用计数；

<2> 不能直接解引用访问资源；

<3> 可以由shared_ptr构造；

<4> 不支持裸指针直接构造。
cpp 复制代码
//改造循环引用：把其中一侧shared_ptr替换为weak_ptr
struct Node{
    int val;
    shared_ptr<Node> next;
    weak_ptr<Node> prev; // 弱指针，不增加计数
};
Part3.3. weak_ptr接口 lock()
cpp 复制代码
weak_ptr<Node> wp = A->prev;
// lock()：尝试提升为shared_ptr，原子增加引用计数
shared_ptr<Node> sp = wp.lock();

if(sp)
{
    // 资源还存在，可以安全使用
}
else
{
    // 原资源已经释放，sp为空
}
原理：
weak_ptr内部依然访问shared_ptr的控制块（引用计数）。

即使原始shared_ptr全部析构，控制块不会立刻销毁，weak_ptr仍然可以读取计数，判断资源是否存活。

Part4. make_shared

cpp 复制代码
// 方式1：两次内存分配
shared_ptr<int> sp(new int(10));

// 方式2：单次内存分配，性能更优
auto sp = make_shared<int>(10);
make_shared优势

<1> 只分配一块连续内存：同时存放对象内存 + shared_ptr控制块；

<2> 减少内存碎片、减少一次堆分配开销；

<3> 异常安全，避免内存泄漏。
注意：make_shared无法自定义删除器。如果需要自定义释放逻辑，只能使用shared_ptr<T>(rawptr, deleter)形式。

Part5. 结语

这篇文章我们认识到了智能指针相关知识，接下来，小编还会带来Linux的相关知识，敬请期待~
最后，祝大家可以：春风得意马蹄疾，一日看尽长安花！

最后的最后，要是觉得本文还可以的话，可以点点赞，关注小编一波，谢谢大家！~

【知识讲解】 让指针拥有“自我意识”？--C++智能指针相关内容讲解

前言

Part1. 自定义删除器

Part1.1. shared_ptr 删除器

Part1.2. unique_ptr 删除器

Part1.3. 选择建议

Part2. 智能指针问题及解决

Part2.1. 隐式转换的危险

Part2.2. explicit

Part2.3. operator bool

Part3. weak_ptr 弱指针

Part3.1. 循环引用问题

Part3.2. weak_ptr设计定位

Part3.3. weak_ptr接口 lock()

Part4. make_shared

Part5. 结语

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