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文章导读

C++20对智能指针有哪些改进 新特性和使用模式更新


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站长 2025年8月7日 10

c++++20并未引入新智能指针类型,但通过增强现有功能提升安全性与效率。1. 扩展constexpr支持,使智能指针可用于编译期场景,建议标记构造函数为constexpr并确保删除器兼容。2. 优化shared_ptr多线程性能并支持原子操作,建议使用std::atomic_store等函数避免手动加锁。3. 借助concepts和泛型lambda简化删除器写法,建议用std::type_identity_t和concepts约束类型特征。4. 更好集成模块系统,减少依赖并推荐在模块接口中返回智能指针以隐藏实现细节。

C++20对智能指针有哪些改进 新特性和使用模式更新

C++20在智能指针方面的改进虽然没有引入全新的智能指针类型,但通过增强现有工具和语言整体能力,使得使用智能指针更加安全、高效,并提升了代码的可读性和维护性。以下是一些关键点:

C++20对智能指针有哪些改进 新特性和使用模式更新


1. 更好的 constexpr 支持

C++20扩展了

constexpr

的适用范围,包括一些 STL 组件和算法。这也间接影响了智能指针的使用场景,尤其是在编译期常量表达式中。

C++20对智能指针有哪些改进 新特性和使用模式更新

例如,在某些模板元编程或静态初始化场景中,你可以更自然地结合

unique_ptr

shared_ptr

使用 constexpr 函数,前提是它们的操作满足编译期要求。

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建议:

C++20对智能指针有哪些改进 新特性和使用模式更新

  • 如果你在编写需要在编译期处理的数据结构,并且涉及资源管理,可以尝试将构造函数或辅助函数标记为
    constexpr

  • 确保使用的删除器(deleter)也支持
    constexpr

    ,否则会导致编译错误


2. 对 shared_ptr 和 weak_ptr 的优化与改进

C++20并没有对

shared_ptr

weak_ptr

的接口做重大变更,但在底层实现上做了性能优化,特别是在多线程环境下的引用计数操作上更为高效。

此外,C++20 引入了

std::atomic<std::shared_ptr>

std::atomic<std::weak_ptr>

的完整支持,使得在并发环境中使用共享指针更加安全。

使用模式更新:

  • 在多线程环境下进行
    shared_ptr

    的原子操作时,可以直接使用

    std::atomic_load

    std::atomic_store

  • 避免手动加锁来保护
    shared_ptr

    的赋值和访问,转而使用标准库提供的原子操作函数。

std::atomic<std::shared_ptr<int>> ptr;  void update() {     auto p = std::make_shared<int>(42);     std::atomic_store(&ptr, p); }

3. 更灵活的删除器(Deleter)支持

虽然这个特性在 C++11 就已存在,但 C++20 结合 Concepts 和泛型 lambda 表达式,让自定义删除器的写法更简洁、类型约束更明确。

建议:

  • 使用泛型 lambda 作为删除器时,可以用
    std::type_identity_t

    来简化模板参数推导。

  • 如果你希望限制删除器的类型特征,可以借助 Concepts 检查删除器是否满足特定条件,比如是否是无状态的。

示例:

auto deleter = [](int* p) { delete p; }; std::unique_ptr<int, decltype(deleter)> ptr(new int(10), deleter);

4. 更好地与模块(Modules)集成

C++20 引入了模块(Modules),这是对传统头文件机制的重大改进。虽然模块本身不直接影响智能指针的行为,但它改变了我们组织代码的方式,进而影响到智能指针的使用习惯。

实际影响:

  • 模块可以帮助减少不必要的头文件依赖,避免因包含
    <memory>

    而引入过多间接依赖。

  • 在模块接口中返回
    unique_ptr

    shared_ptr

    成为一种推荐做法,因为这样可以隐藏实现细节,提升封装性

例如:

export module mymodule;  import <memory>;  export class MyClass { public:     static std::unique_ptr create() {         return std::make_unique();     } private:     MyClass() = default; };

总的来说,C++20 对智能指针的改进更多体现在底层性能、并发支持和语言集成方面,而不是直接新增功能。这些变化让开发者在使用智能指针时能写出更安全、高效的代码,同时也能更好地利用现代 C++ 的新特性。

基本上就这些。



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