软件开发—「C++开发技巧之---智能指针使用技巧 」

核心概念:独占所有权。同一时间只有一个 unique_ptr可以指向该对象。

所有权转移: 只能通过移动语义 (std::move) 转移所有权。不能复 制。

轻量级: 开销很小，通常只比原始指针多一点点（可能包含一个自定义删除器）。

使用场景:

优先使用 std::make_unique<T>(args)(C++14 起): 更安全（防止内存泄漏异常）、更高效（减少一次内存分配）、更简洁。

自定义删除器: 可以管理非内存资源（如文件句柄 FILE*、套接字等）。unique_ptr的自定义删除器是类型的一部分，影响其类型。

释放所有权: 使用 release()方法获取原始指针并释放所有权（谨慎使用！通常意味着你需要手动管理该资源了）。

重置资源: 使用 reset(new_ptr)或 reset()。

检查是否为空: 使用 if (ptr)或 if (ptr != nullptr)。

核心概念:共享所有权。多个 shared_ptr可以指向同一个对象。对象在其最后一个 shared_ptr被销毁（或重置）时销毁。

实现: 使用引用计数。控制块（包含引用计数、弱引用计数、自定义删除器等）通常与对象本身分开分配（除非使用 make_shared）。

所有权共享: 可以通过复 制构造函数或赋值操作符共享所有权。

开销: 比 unique_ptr大，因为需要维护引用计数和控制块。

使用场景:

绝对优先使用 std::make_shared<T>(args): 提供与 make_unique相同的安全性优势，并且通常更高效，因为它可以将对象内存和控制块内存合并为一次分配。

避免从原始指针直接构造多个 shared_ptr: 这会导致多个独立的引用计数，对象会被多次删除，引发未定义行为（通常是崩溃）。总是从一个原始的 new表达式初始化第一个 shared_ptr，然后通过复 制这个 shared_ptr来创建新的共享指针。

谨慎使用 shared_ptr<T>(new T(args)): 只有在无法使用 make_shared时才用（例如需要自定义分配器或删除器，或者构造函数是私有的且需要友元 make_shared）。注意潜在的异常安全问题（如果 new成功但 shared_ptr构造失败，内存会泄漏）。

自定义删除器: 可以指定。与 unique_ptr不同，删除器不是 shared_ptr类型的一部分（通过类型擦除实现）。

shared_from_this: 如果一个类需要返回自身的 shared_ptr（例如在成员函数中），该类需要继承 std::enable_shared_from_this<T>，并调用 shared_from_this()成员函数。前提是对象必须已经由一个 shared_ptr管理。

避免循环引用: 这是 shared_ptr最常见的内存泄漏原因！见下文的 weak_ptr。

核心概念:弱引用。它指向一个由 shared_ptr管理的对象，但不增加引用计数。它不拥有对象的所有权。

目的: 解决 shared_ptr的循环引用问题，以及安全地访问可能已被销毁的对象。

使用场景:

必须从一个 shared_ptr或另一个 weak_ptr构造/赋值。

检查对象是否存在并获取 shared_ptr: 使用 lock()方法。它返回一个 shared_ptr。如果对象还存在（引用计数 > 0），则返回一个有效的 shared_ptr（增加引用计数）；如果对象已被销毁，则返回一个空的 shared_ptr。这是最安全的使用方式。

检查是否过期: 使用 expired()方法（但注意在多线程环境下，expired()返回 false后调用 lock()可能仍然返回空，因为对象可能刚被销毁。通常直接使用 lock()更可靠）。

获取原始 shared_ptr: 可以使用构造函数 shared_ptr<T>(weak_ptr<T>)，但如果 weak_ptr已过期（对象已销毁），此构造函数会抛出 std::bad_weak_ptr异常。

函数获取资源所有权：使用 unique_ptr作为参数（按值传递，表示所有权转移）或返回 unique_ptr。

函数共享资源所有权：使用 shared_ptr作为参数（按值传递表示共享所有权）或返回 shared_ptr。

函数借用资源（只使用，不管理）：使用 T*或 T&。

智能指针支持多态。unique_ptr<Base>可以指向 Derived对象。

确保基类析构函数是 virtual的！否则通过基类指针删除派生类对象是未定义行为。

std::unique_ptr<T[]>有对数组的偏特化版本，会调用 delete[]。使用 make_unique<T[]>(size)创建动态数组。

std::shared_ptr<T>没有内置的数组支持。使用 shared_ptr管理数组需要提供自定义删除器（例如 std::default_delete<T[]>或 [](T* p) { delete[] p; }）。C++17 引入了 std::shared_ptr<T[]>，但使用不如 unique_ptr的数组版本方便。通常优先考虑 std::vector或 std::array。

unique_ptr: 开销极小，几乎等同于原始指针。

shared_ptr: 构造/复 制/销毁涉及引用计数的原子操作（线程安全保证），有一定开销。make_shared可以减少一次内存分配的开销。

weak_ptr: 操作通常也涉及原子操作。

在性能极度敏感的代码路径中，如果所有权清晰且生命周期严格可控，经过仔细评估后，有时使用原始指针（配合良好的设计规范）可能是合理的，但这通常是例外而非规则。务必权衡安全性和性能。