c++智能指针shared_ptr和unique_ptr如何选择_c++智能指针用法与差异说明

优先选择 std::unique_ptr,因其独占所有权、无性能开销,适用于大多数场景;当需要多个指针共享同一对象所有权时,再选用std::shared_ptr,但需注意引用计数带来的开销及循环引用风险。

c++智能指针shared_ptr和unique_ptr如何选择_c++智能指针用法与差异说明

选择 std::shared_ptr 还是 std::unique_ptr,关键在于对象所有权的管理方式。如果你需要多个指针共享同一个对象的所有权,就用 shared_ptr;如果只需要一个指针独占对象,就用 unique_ptr

std::unique_ptr:独占所有权

std::unique_ptr 表示对所指向对象的唯一所有权。它不能被复制,只能通过移动语义转移所有权。这使得资源管理高效且安全,几乎没有运行时开销。

适合以下场景:

  • 类内部管理一个动态分配的对象,且不希望与其他对象共享
  • 函数返回一个新创建的对象,调用方接管所有权
  • 替代裸指针或 auto_ptr(已废弃)

示例:

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std::unique_ptr<int> ptr1 = std::make_unique<int>(42); // ptr2 = ptr1; // 错误:不能复制 std::unique_ptr<int> ptr2 = std::move(ptr1); // 正确:转移所有权 

std::shared_ptr:共享所有权

std::shared_ptr 使用引用计数来管理对象生命周期。每当有一个新的 shared_ptr 指向同一对象时,引用计数加一;当 shared_ptr 析构时,计数减一;计数为零时,自动释放对象。

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适合以下情况:

  • 多个部分需要访问并共同管理同一个对象
  • 回调机制中传递对象,无法确定谁最后使用
  • 缓存、观察者模式等需要长期持有对象的场景

示例:

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auto sp1 = std::make_shared<int>(100); auto sp2 = sp1; // 引用计数变为2 // 两者都有效,直到最后一个离开作用域 

性能与开销对比

unique_ptr 几乎没有额外开销,它和裸指针大小一样,操作是零成本抽象。而 shared_ptr 需要维护引用计数控制块,带来内存和性能上的成本:

  • 每个 shared_ptr 实例比裸指针大(通常两倍)
  • 构造、赋值、析构都有原子操作开销(线程安全)
  • 控制块单独分配,可能影响缓存局部性

如何选择?实用建议

按这个顺序思考:

  • 默认使用 unique_ptr —— 大多数情况下就够了
  • 只有在确实需要共享所有权时才改用 shared_ptr
  • 避免循环引用:如果两个 shared_ptr 相互持有,会导致内存泄漏,此时可用 weak_ptr 打破循环
  • 工厂函数返回 unique_ptr,接收方可根据需要转为 shared_ptr

基本上就这些。优先选 unique_ptr,简单高效;真需要共享再用 shared_ptr。不复杂但容易忽略。

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