现代C++中的智能指针详解与实战一、引言随着C++11标准的推出，智能指针成为管理动态资源的主流手段。智能指针不仅极大

一、引言

随着C++11标准的推出，智能指针成为管理动态资源的主流手段。智能指针不仅极大地简化了内存管理，防止了内存泄漏，还增强了程序的异常安全性。本文详细介绍C++标准库中智能指针的类型、使用场景、实现原理以及实战案例。

二、智能指针概述

传统的指针使用需要程序员手动管理内存，容易导致资源泄漏、悬挂指针等问题。智能指针通过封装原始指针，实现自动管理，资源不再需要手动释放。

C++标准库主要提供三种智能指针：

std::unique_ptr
std::shared_ptr
std::weak_ptr

三、std::unique_ptr

1. 概念

unique_ptr是独占所有权的智能指针，确保同一时间只有一个指针拥有资源。

2. 基本用法

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

int main() {
    std::unique_ptr<int> p1(new int(10));
    std::cout << *p1 << std::endl;

    // 转移所有权
    std::unique_ptr<int> p2 = std::move(p1);
    if (!p1) std::cout << "p1为空" << std::endl;

    return 0;
}

3. 特点

不支持拷贝构造和赋值，支持移动语义。
适合管理唯一拥有的资源。

四、std::shared_ptr

1. 概念

shared_ptr是共享所有权的智能指针，多个指针实例共享同一资源，引用计数自动管理资源生命周期。

2. 基本用法

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

int main() {
    std::shared_ptr<int> sp1 = std::make_shared<int>(20);
    {
        std::shared_ptr<int> sp2 = sp1;
        std::cout << *sp2 << std::endl;
        std::cout << "引用计数: " << sp1.use_count() << std::endl;
    }
    std::cout << "引用计数: " << sp1.use_count() << std::endl;
    return 0;
}

3. 特点

支持拷贝和赋值，内部维护引用计数。
当最后一个shared_ptr销毁时，资源自动释放。

五、std::weak_ptr

1. 概念

weak_ptr是辅助shared_ptr的弱引用，不拥有资源所有权，防止循环引用导致内存泄漏。

2. 基本用法

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

int main() {
    std::shared_ptr<int> sp = std::make_shared<int>(30);
    std::weak_ptr<int> wp = sp;

    if (auto spt = wp.lock()) {
        std::cout << *spt << std::endl;
    } else {
        std::cout << "资源已释放" << std::endl;
    }
    return 0;
}

六、智能指针的实现原理

unique_ptr通过重载析构函数释放资源，禁用拷贝操作，支持移动语义。
shared_ptr内部维护引用计数，使用线程安全的计数机制，确保多线程环境下安全。
weak_ptr通过引用计数控制块访问资源，不影响资源生命周期。

七、智能指针实战案例：简单资源管理器

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

class Resource {
public:
    Resource() { std::cout << "资源创建\n"; }
    ~Resource() { std::cout << "资源销毁\n"; }
    void use() { std::cout << "使用资源\n"; }
};

void testUniquePtr() {
    std::unique_ptr<Resource> res(new Resource());
    res->use();
}

void testSharedPtr() {
    std::shared_ptr<Resource> res1 = std::make_shared<Resource>();
    {
        std::shared_ptr<Resource> res2 = res1;
        res2->use();
        std::cout << "引用计数: " << res1.use_count() << std::endl;
    }
    std::cout << "引用计数: " << res1.use_count() << std::endl;
}

int main() {
    testUniquePtr();
    testSharedPtr();
    return 0;
}