[C++知识库]C++ 智能指针总结

C++11 引入了 3 个智能指针类型：

• std::unique_ptr<T> ：独占资源所有权的指针；
• std::shared_ptr<T> ：共享资源所有权的指针，它的原理是使用引用计数实现对同一块内存的多个引用，在最后一个引用被释放时，指向的内存才释放；
• std::weak_ptr<T> ：共享资源的观察者，需要和 std::shared_ptr 一起使用，不影响资源的生命周期。

1. std::unique_ptr

{
    std::unique_ptr<int> uptr = std::make_unique<int>(200);
    std::unique_ptr<int> uptr1 = uptr;  // 编译错误，std::unique_ptr<T> 是 move-only 的

    std::unique_ptr<int> uptr2 = std::move(uptr); // 转为右值后
    assert(uptr == nullptr);
}

2. std::shared_ptr

{
    std::shared_ptr<int> sptr = std::make_shared<int>(200);
    assert(sptr.use_count() == 1);  // 此时引用计数为 1
    {   
        std::shared_ptr<int> sptr1 = sptr;
        assert(sptr.get() == sptr1.get());
        assert(sptr.use_count() == 2);   // sptr 和 sptr1 共享资源，引用计数为 2
    }   
    assert(sptr.use_count() == 1);   // sptr1 已经释放
}
// use_count 为 0 时自动释放内存

错误用法1：退出{ }p1、p2都会对p0析构，导致p0被删除两次，报错；

{
	int *p0 = new int(1);
    shared_ptr<int> p1(p0);
    shared_ptr<int> p2(p0);
}

错误用法2：循环引用；

struct Father{
    shared_ptr<Son> son_;
};

struct Son{
    shared_ptr<Father> father_;
};

int main(){
    auto father = make_shared<Father>();
    auto son = make_shared<Son>();
    father->son_ = son;
    son->father_ = father;
    return 0;
}

main 函数退出之前，Father_obj、Son_obj的引用计数都是 2，退出main后，引用计数为1，导致对象没法被销毁，从而引起内存泄漏。

3. std::weak_ptr

std::weak_ptr为弱引用指针（std::shared_ptr是强引用指针），弱引用指针不会增加引用计数。
使用std::weak_ptr修正错误用法2：

struct Father{
    shared_ptr<Son> son_;
};

struct Son{
    weak_ptr<Father> father_;
};

int main(){
    auto father = make_shared<Father>(); // father ptr points to a Father obj
    auto son = make_shared<Son>();

    father->son_ = son;
    son->father_ = father;
    return 0;
}

1. 退出main之前，Son_obj引用数为2，Father_obj引用为1;
2. 退出main后，son 指针被销毁 ? Son_obj引用数为1;
   ??????father 指针被销毁 ? father_obj引用数为0;
3. father_obj引用数为0? Father_obj被析构 ? Father_obj.son被销毁? Son_obj引用数为0? Son_obj被析构;
4. 最终father_obj与Son_obj被正常析构。