智能指针的基本使用与所有权

题目

智能指针的基本使用与所有权

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐

考点

智能指针基本概念,std::unique_ptr使用,内存管理

快速回答

std::unique_ptr 是C++11引入的智能指针，用于管理动态分配内存的独占所有权。主要特点：

• 独占所有权：同一时间只能有一个unique_ptr指向对象
• 自动释放：离开作用域时自动删除托管对象
• 轻量高效：几乎无额外开销

基本用法示例：

#include <memory>

void demo() {
    // 创建unique_ptr管理int内存
    std::unique_ptr<int> ptr(new int(10));

    // 使用指针操作
    *ptr = 20;

    // 自动释放内存（无需delete）
}

1. 核心原理

std::unique_ptr 通过RAII（资源获取即初始化）机制管理动态内存：

• 独占所有权：通过禁用拷贝构造函数/赋值运算符实现（允许移动语义）
• 自动释放：析构函数自动调用delete（或自定义删除器）
• 零开销抽象：编译期优化，运行时无额外开销

2. 代码示例详解

#include <iostream>
#include <memory>

class Resource {
public:
    Resource() { std::cout << "Resource created\n"; }
    ~Resource() { std::cout << "Resource destroyed\n"; }
    void use() { std::cout << "Using resource\n"; }
};

int main() {
    // 创建unique_ptr（C++14推荐make_unique）
    std::unique_ptr<Resource> res = std::make_unique<Resource>();

    // 访问对象成员
    res->use();

    // 转移所有权（移动语义）
    std::unique_ptr<Resource> res2 = std::move(res);

    if(!res) {
        std::cout << "res is now empty\n";
    }

    // res2离开作用域自动释放Resource
    return 0;
}

输出结果：

Resource created
Using resource
res is now empty
Resource destroyed

3. 最佳实践

• 优先使用make_unique（C++14+）：避免显式new，更安全高效
• 禁止拷贝操作：所有权转移必须使用std::move
• 管理数组：std::unique_ptr<int[]> arr(new int[5])
• 自定义删除器：支持特殊资源清理（如文件句柄）

4. 常见错误

• 错误1：尝试拷贝unique_ptr

  std::unique_ptr<int> p1(new int(5));
  std::unique_ptr<int> p2 = p1; // 编译错误！

• 错误2：与裸指针混用导致重复释放

  int* raw = new int(10);
  std::unique_ptr<int> up(raw);
  // ...
  delete raw; // 运行时错误！双重释放

• 错误3：返回局部unique_ptr的引用（应直接返回值）

5. 扩展知识

• 与shared_ptr对比：unique_ptr无引用计数开销，性能更优
• 自定义删除器示例：

  auto file_deleter = [](FILE* f) { fclose(f); };
  std::unique_ptr<FILE, decltype(file_deleter)> 
      file(fopen("test.txt", "r"), file_deleter);

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