现代C++中的智能指针详解与实战一、引言随着现代C++的发展，智能指针成为了管理动态资源的首选工具。智能指针不仅解决了

一、引言

随着现代C++的发展，智能指针成为了管理动态资源的首选工具。智能指针不仅解决了传统裸指针容易导致的内存泄漏问题，还提供了更安全、更简洁的资源管理方案。

本文将深入介绍C++11引入的三种智能指针：std::unique_ptr、std::shared_ptr和std::weak_ptr，分析它们的内部机制、用法及应用场景，并通过示例帮助读者掌握智能指针的高效使用。

二、智能指针基础

智能指针是一种类模板，封装了原生指针，负责自动管理其生命周期。在智能指针对象销毁时，会自动释放所管理的资源，避免了手动管理内存的繁琐和风险。

三、std::unique_ptr详解

1. 概述

unique_ptr是独占所有权的智能指针，即同一时刻只能有一个unique_ptr拥有某块资源，不能复制但可以移动。

2. 创建与使用

cpp复制编辑#include <memory>

std::unique_ptr<int> p1(new int(10)); // 创建unique_ptr

// 访问
std::cout << *p1 << std::endl;

// 转移所有权（移动语义）
std::unique_ptr<int> p2 = std::move(p1);

3. 优点

轻量，零开销
安全管理资源，防止内存泄漏
支持自定义删除器（deleter）

4. 适用场景

独占资源所有权
用于实现RAII资源管理

四、std::shared_ptr详解

1. 概述

shared_ptr实现资源共享所有权，内部维护引用计数，引用计数为0时销毁资源。

2. 创建与使用

cpp复制编辑#include <memory>

std::shared_ptr<int> sp1 = std::make_shared<int>(20);

{
    std::shared_ptr<int> sp2 = sp1; // 引用计数加1
    std::cout << *sp2 << std::endl;
}

std::cout << sp1.use_count() << std::endl; // 引用计数为1

3. 引用计数机制

线程安全的引用计数
多线程环境下可安全使用

4. 适用场景

多个所有者共享资源
需要动态共享生命周期的对象

五、std::weak_ptr详解

1. 概述

weak_ptr是对shared_ptr管理资源的弱引用，不控制资源生命周期，避免循环引用。

2. 使用方式

cpp复制编辑std::shared_ptr<int> sp = std::make_shared<int>(30);
std::weak_ptr<int> wp = sp;

if (auto spt = wp.lock()) { // 转换为shared_ptr使用
    std::cout << *spt << std::endl;
}

3. 避免循环引用

循环引用是指两个或多个对象互相持有shared_ptr，导致引用计数永远不为0，造成内存泄漏。

使用weak_ptr打破循环，避免泄漏。

六、智能指针的自定义删除器

智能指针支持自定义删除器，方便管理非new分配的资源或需要特殊释放逻辑的资源。

cpp复制编辑void custom_delete(FILE* fp) {
    if (fp) fclose(fp);
}

std::unique_ptr<FILE, decltype(&custom_delete)> fp(fopen("test.txt", "r"), &custom_delete);

七、实战示例：智能指针管理链表节点

cpp复制编辑#include <iostream>
#include <memory>

struct Node {
    int val;
    std::shared_ptr<Node> next;
    Node(int v) : val(v), next(nullptr) {}
};

int main() {
    auto head = std::make_shared<Node>(1);
    head->next = std::make_shared<Node>(2);

    auto current = head;
    while (current) {
        std::cout << current->val << std::endl;
        current = current->next;
    }
}