Ubuntu下C++如何使用智能指针

在 Ubuntu 下的 C++ 中，智能指针是一种用于自动管理内存的工具，可以有效地避免内存泄漏。C++11 引入了几种智能指针类型，包括 std::unique_ptr、std::shared_ptr 和 std::weak_ptr。下面是如何在 Ubuntu 环境中使用这些智能指针的简单指南。

1. std::unique_ptr

std::unique_ptr 是一种独占所有权的智能指针，意味着它不允许拷贝，但可以移动。它通常用于管理动态分配的对象，确保在其生命周期结束时自动释放内存。

#include <iostream>
#include <memory>

class MyClass {
public:
    MyClass() { std::cout << "MyClass constructed\n"; }
    ~MyClass() { std::cout << "MyClass destructed\n"; }
};

int main() {
    // 创建一个 unique_ptr
    std::unique_ptr<MyClass> ptr(new MyClass());

    // 使用 unique_ptr
    // 不需要手动 delete，ptr 会在离开作用域时自动释放内存

    return 0;
}

2. std::shared_ptr

std::shared_ptr 允许多个指针共享同一个对象的所有权。它通过引用计数来跟踪有多少个 shared_ptr 指向同一个对象，并在该对象的最后一个 shared_ptr 被销毁时自动删除该对象。

#include <iostream>
#include <memory>

class MyClass {
public:
    MyClass() { std::cout << "MyClass constructed\n"; }
    ~MyClass() { std::cout << "MyClass destructed\n"; }
};

int main() {
    // 创建一个 shared_ptr
    std::shared_ptr<MyClass> ptr1(new MyClass());

    {
        // 创建另一个 shared_ptr，与 ptr1 共享所有权
        std::shared_ptr<MyClass> ptr2 = ptr1;

        // 打印引用计数
        std::cout << "Reference count: " << ptr1.use_count() << "\n"; // 输出 2
    }

    // ptr2 离开作用域，但引用计数仍为 1，因为 ptr1 仍然存在

    // ptr1 离开作用域，引用计数变为 0，对象被删除
    return 0;
}

3. std::weak_ptr

std::weak_ptr 是一种不控制对象生命周期的智能指针，它指向一个由 std::shared_ptr 管理的对象。weak_ptr 的主要用途是解决 shared_ptr 的循环引用问题。

#include <iostream>
#include <memory>

class B; // 前向声明

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

class B {
public:
    std::weak_ptr<A> a_ptr; // 使用 weak_ptr 避免循环引用
    ~B() { std::cout << "B destructed\n"; }
};

int main() {
    std::shared_ptr<A> a = std::make_shared<A>();
    std::shared_ptr<B> b = std::make_shared<B>();

    a->b_ptr = b;
    b->a_ptr = a;

    // 即使 a 和 b 的作用域结束，由于 weak_ptr 不增加引用计数，
    // 对象 A 和 B 也能正确地被析构
    return 0;
}

编译和运行

在 Ubuntu 下编译包含智能指针的 C++ 程序时，确保使用支持 C++11 或更高版本的编译器选项。例如，使用 g++ 编译器时，可以添加 -std=c++11 或 -std=c++14 等选项：

g++ -std=c++11 your_program.cpp -o your_program
./your_program

通过使用智能指针，你可以更安全、更方便地管理动态内存，减少内存泄漏和其他相关问题的风险。

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