C++11智能指针：从裸指针到安全内存管理的转变-编程学习网

一、智能指针的引入

在C++中，动态分配的内存需要手动释放，否则会导致内存泄漏。然而，手动管理内存是一项容易出错的任务，特别是在复杂的程序中。智能指针通过封装裸指针并提供自动内存管理功能，解决了这个问题。智能指针是行为类似于指针的对象，它们会在适当的时候自动释放所指向的对象。

二、C++11中的智能指针类型

C++11标准库提供了几种智能指针类型，每种类型都有其特定的用途。

1.unique_ptr

std::unique_ptr是一种独占所有权的智能指针。它负责所指向对象的整个生命周期，确保没有其他智能指针指向该对象。当unique_ptr被销毁时（例如，离开其作用域），它所指向的对象也会被自动删除。

示例代码：

#include 
#include 

class MyClass {
public:
    MyClass(int value) : value_(value) {
        std::cout << "MyClass constructor called with value: " << value_ << std::endl;
    }
    ~MyClass() {
        std::cout << "MyClass destructor called with value: " << value_ << std::endl;
    }
private:
    int value_;
};

int main() {
    std::unique_ptr ptr(new MyClass(10)); // 使用unique_ptr管理动态分配的对象
    return 0; // 当ptr离开作用域时，它所指向的对象会被自动删除
}

2.shared_ptr

std::shared_ptr是一种共享所有权的智能指针。它使用引用计数机制来管理对象的生命周期。当最后一个指向对象的shared_ptr被销毁时，对象才会被删除。这允许多个shared_ptr实例共享同一个对象。

示例代码：

#include 
#include 

class MyClass {  };

int main() {
    std::shared_ptr ptr1(new MyClass(20));
    {
        std::shared_ptr ptr2 = ptr1; // ptr1和ptr2共享同一个对象
        // ...
    } // ptr2离开作用域，但由于ptr1仍然指向对象，所以对象不会被删除
    return 0; // 当ptr1离开作用域时，对象会被删除
}

3.weak_ptr

std::weak_ptr是为了解决shared_ptr的循环引用问题而引入的。它持有对对象的弱引用，不会增加对象的引用计数。当需要访问对象时，可以将weak_ptr提升为shared_ptr。

示例代码（展示循环引用问题及其解决方案）：

#include 
#include 

class A;
class B;

class A {
public:
    std::shared_ptr b_ptr;
    ~A() { std::cout << "A destroyed\n"; }
};

class B {
public:
    std::weak_ptr a_ptr; // 使用weak_ptr打破循环引用
    ~B() { std::cout << "B destroyed\n"; }
};

int main() {
    {
        std::shared_ptr a = std::make_shared();
        std::shared_ptr b = std::make_shared();
        a->b_ptr = b;
        b->a_ptr = a; // 这里不会增加A的引用计数，从而避免了循环引用问题
    } // a和b都被正确销毁，没有内存泄漏或悬挂指针问题发生
    return 0;
} // 输出：B destroyed A destroyed（顺序可能因实现而异）