C++11中的智能指针怎么用

在C++11标准中，引入了智能指针的概念，以帮助开发者更安全、更方便地管理动态内存。智能指针是一种类模板，它能够自动管理所指向对象的生命周期，从而避免内存泄漏和悬空指针等问题。C++11中主要提供了三种智能指针：std::unique_ptr、std::shared_ptr和std::weak_ptr。

1. std::unique_ptr

std::unique_ptr是一种独占所有权的智能指针，它确保同一时间内只有一个unique_ptr实例可以拥有某个对象。当unique_ptr被销毁时，它所管理的对象也会被自动删除。

使用示例

#include <memory>
#include <iostream>

class MyClass {
public:
    MyClass() { std::cout << "MyClass constructed\n"; }
    ~MyClass() { std::cout << "MyClass destroyed\n"; }
    void doSomething() { std::cout << "Doing something\n"; }
};

int main() {
    std::unique_ptr<MyClass> ptr(new MyClass());
    ptr->doSomething();
    // 不需要手动删除，ptr离开作用域时会自动销毁
    return 0;
}

特点

• 独占所有权，不能复制，只能移动。
• 适用于需要明确所有权转移的场景。

2. std::shared_ptr

std::shared_ptr是一种共享所有权的智能指针，它允许多个shared_ptr实例共享同一个对象的所有权。当最后一个shared_ptr被销毁时，所管理的对象才会被删除。

使用示例

#include <memory>
#include <iostream>

class MyClass {
public:
    MyClass() { std::cout << "MyClass constructed\n"; }
    ~MyClass() { std::cout << "MyClass destroyed\n"; }
    void doSomething() { std::cout << "Doing something\n"; }
};

int main() {
    std::shared_ptr<MyClass> ptr1(new MyClass());
    std::shared_ptr<MyClass> ptr2 = ptr1; // 共享所有权
    ptr1->doSomething();
    ptr2->doSomething();
    // 当ptr1和ptr2都离开作用域时，MyClass对象才会被销毁
    return 0;
}

特点

• 共享所有权，可以复制和赋值。
• 适用于需要多个指针共享同一对象的场景。

3. std::weak_ptr

std::weak_ptr是一种弱引用的智能指针，它不增加所管理对象的引用计数。weak_ptr通常与shared_ptr一起使用，用于解决循环引用问题。

使用示例

#include <memory>
#include <iostream>

class MyClass {
public:
    std::shared_ptr<MyClass> other;
    MyClass() { std::cout << "MyClass constructed\n"; }
    ~MyClass() { std::cout << "MyClass destroyed\n"; }
    void doSomething() { std::cout << "Doing something\n"; }
};

int main() {
    std::shared_ptr<MyClass> ptr1(new MyClass());
    std::shared_ptr<MyClass> ptr2(new MyClass());
    ptr1->other = ptr2;
    ptr2->other = ptr1; // 循环引用

    std::weak_ptr<MyClass> weakPtr = ptr1;
    if (auto sharedPtr = weakPtr.lock()) {
        sharedPtr->doSomething();
    }
    // 当ptr1和ptr2离开作用域时，MyClass对象会被销毁
    return 0;
}

特点

• 不增加引用计数，不会影响对象的生命周期。
• 适用于需要避免循环引用的场景。

总结

C++11中的智能指针为内存管理提供了强大的工具，能够有效避免内存泄漏和悬空指针等问题。std::unique_ptr适用于独占所有权的场景，std::shared_ptr适用于共享所有权的场景，而std::weak_ptr则用于解决循环引用问题。合理使用这些智能指针，可以大大提高代码的安全性和可维护性。