C++智能指针有哪些 unique_ptr使用指南

unique_ptr是C++中独占式智能指针，通过自动管理内存防止泄漏，支持make_unique创建、move语义转移所有权、reset释放资源，适用于无需共享的场景。

智能指针是C++中用于自动管理动态内存的重要工具，能有效避免内存泄漏和资源管理错误。C++标准库提供了三种主要的智能指针：unique_ptr、shared_ptr 和 weak_ptr。每种都有其特定用途和行为。

三种智能指针简介

unique_ptr：独占式智能指针，同一时间只能有一个unique_ptr拥有某个对象。当unique_ptr被销毁时，其所管理的对象也会自动被删除。适用于不需要共享所有权的场景。

shared_ptr：共享式智能指针，多个shared_ptr可以共同拥有同一个对象。内部使用引用计数机制，当最后一个shared_ptr被销毁时，对象才被释放。适合需要共享所有权的情况。

weak_ptr：弱引用指针，通常配合shared_ptr使用，不增加引用计数，用于解决循环引用问题。它本身不能直接访问对象，必须通过lock()转换为shared_ptr。

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unique_ptr 使用指南

unique_ptr 是最轻量、高效的智能指针，推荐在大多数需要动态分配对象且不共享的场合优先使用。

1. 创建 unique_ptr

使用 std::make_unique（C++14起）是最推荐的方式：

• std::unique_ptr<int> ptr1 = std::make_unique<int>(42);
• std::unique_ptr<std::String> ptr2 = std::make_unique<std::string>(“hello”);

也可以用构造函数（但不推荐直接new）：

• std::unique_ptr<int> ptr(new int(10)); // 合法但不如make_unique安全

2. 独占所有权

unique_ptr不允许普通拷贝，只能通过移动语义转移所有权：

• std::unique_ptr<int> ptr1 = std::make_unique<int>(100);
• std::unique_ptr<int> ptr2 = std::move(ptr1); // ptr1 变为 nullptr
• // int value = *ptr1; // 错误！ptr1 已经不拥有对象

3. 访问和操作对象

使用 * 和 -> 操作符访问所管理的对象：

• std::unique_ptr<std::string> name = std::make_unique<std::string>(“Alice”);
• std::cout << *name << std::endl; // 输出 Alice
• name->append(” Smith”); // 调用 string 的 append 方法

4. 释放或重置资源

调用 reset() 会释放当前管理的对象，可传入新对象或传 nullptr：

• ptr.reset(); // 释放对象，ptr 变为 nullptr
• ptr.reset(new int(200)); // 释放旧对象，管理新对象

释放时会自动调用 delete，如果是数组，会调用 delete[]。

5. unique_ptr 与数组

管理数组时，需指定数组类型，并会自动使用 delete[]：

• std::unique_ptr<int[]> arr = std::make_unique<int[]>(10);
• arr[0] = 1; arr[1] = 2; // 正确访问

注意：make_unique 支持数组（C++14起），但不支持带初始化列表的数组。

6. 作为函数参数和返回值

推荐通过值传递 unique_ptr 实现所有权转移：

• std::unique_ptr<int> createValue() { return std::make_unique<int>(42); }
• void useValue(std::unique_ptr<int> ptr) { /* ptr 在函数结束时释放 */ }

如果只是读取，应传递引用：

• void inspect(const std::unique_ptr<int>& ptr) { if (ptr) std::cout << *ptr; }

基本上就这些。unique_ptr 设计简洁高效，是现代C++资源管理的首选。只要记住它“独占”和“自动释放”的特性，合理使用 make_unique 和 move，就能写出安全又高效的代码。