C++智能指针入门指南（深入浅出掌握 shared_ptr、unique_ptr 与 weak_ptr）

什么是智能指针？

智能指针是 C++ 标准库（<memory> 头文件）提供的一类模板类，它们的行为类似于普通指针，但能自动管理所指向对象的生命周期。当智能指针不再被使用时，它会自动释放所管理的内存，从而避免内存泄漏。

C++ 中主要有三种智能指针：

• std::unique_ptr：独占所有权，不能复制，只能移动。
• std::shared_ptr：共享所有权，通过引用计数管理资源。
• std::weak_ptr：不增加引用计数，用于解决 shared_ptr 的循环引用问题。

1. unique_ptr：独占式智能指针

unique_ptr 表示对资源的唯一拥有权。一个对象只能被一个 unique_ptr 管理，不能被复制，但可以通过 std::move 转移所有权。

#include <iostream>#include <memory>class MyClass {public:    MyClass() { std::cout << "MyClass constructed\n"; }    ~MyClass() { std::cout << "MyClass destructed\n"; }};int main() {    std::unique_ptr<MyClass> ptr = std::make_unique<MyClass>();    // 使用 ptr-> 或 *ptr 访问对象    // 转移所有权    std::unique_ptr<MyClass> ptr2 = std::move(ptr);    // 此时 ptr 为空，ptr2 拥有对象    if (!ptr) {        std::cout << "ptr is null\n";    }    return 0;}

运行结果会显示对象只被构造一次，析构一次，说明内存被正确管理。

2. shared_ptr：共享式智能指针

shared_ptr 允许多个指针共享同一个对象。它内部维护一个引用计数，每当有一个新的 shared_ptr 指向该对象时，计数加一；当某个 shared_ptr 被销毁或重置时，计数减一。当计数为 0 时，对象被自动删除。

#include <iostream>#include <memory>class Data {public:    Data(int v) : value(v) { std::cout << "Data(" << value << ") created\n"; }    ~Data() { std::cout << "Data(" << value << ") destroyed\n"; }    int value;};int main() {    std::shared_ptr<Data> sp1 = std::make_shared<Data>(42);    std::cout << "use_count: " << sp1.use_count() << "\n"; // 输出 1    {        std::shared_ptr<Data> sp2 = sp1; // 共享所有权        std::cout << "use_count: " << sp1.use_count() << "\n"; // 输出 2    } // sp2 离开作用域，引用计数减为 1    std::cout << "use_count: " << sp1.use_count() << "\n"; // 输出 1    return 0; // sp1 销毁，引用计数变为 0，对象被释放}

3. weak_ptr：观察者指针

weak_ptr 是一种不控制对象生命周期的智能指针。它必须由 shared_ptr 构造而来，且不会增加引用计数。它的主要用途是打破循环引用，或者在需要临时访问共享对象但不想延长其生命周期时使用。

#include <iostream>#include <memory>int main() {    std::shared_ptr<int> sp = std::make_shared<int>(100);    std::weak_ptr<int> wp = sp; // 不增加引用计数    std::cout << "sp use_count: " << sp.use_count() << "\n"; // 仍是 1    if (auto sp_temp = wp.lock()) { // 尝试获取 shared_ptr        std::cout << "Value: " << *sp_temp << "\n";    } else {        std::cout << "Object already destroyed\n";    }    return 0;}

何时使用哪种智能指针？

• 默认优先使用 unique_ptr：当你只需要一个所有者时，效率高，无额外开销。
• 需要多个所有者时使用 shared_ptr：适用于对象被多个模块共享的场景。
• 存在循环引用风险时引入 weak_ptr：例如父子对象互相持有对方指针的情况。

总结

通过使用 C++ 智能指针（C++智能指针），我们可以显著提升代码的安全性和可维护性。掌握 shared_ptr、unique_ptr 和 weak_ptr 的使用场景和区别，是现代 C++ 开发者的必备技能。

记住：尽量避免使用原始指针进行内存管理，优先选择智能指针。这不仅能减少 bug，还能让你的代码更符合现代 C++ 的最佳实践。

关键词回顾：C++智能指针、shared_ptr、unique_ptr、weak_ptr。