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C++智能指针介绍和区别（std::unique_ptr、std::shared_ptr 和 std::weak_ptr）

web 2025/7/17 4:42:47

在 C++ 中，std::unique_ptr、std::shared_ptr 和 std::weak_ptr 是 智能指针（Smart Pointers），它们定义在 <memory> 头文件中，用于自动管理动态分配的内存资源，帮助开发者避免内存泄漏和手动 delete 指针带来的问题。

下面是这三种智能指针的简要介绍和区别：

1. `std::unique_ptr`

独占所有权（Exclusive ownership）
同一时间只能有一个 unique_ptr 指向某个资源。
不能复制（拷贝构造函数和拷贝赋值运算符被删除），但可以移动（move）。
当 unique_ptr 被销毁时，它所管理的对象也会被自动删除。

示例：

std::unique_ptr<int> ptr1 = std::make_unique<int>(10);
// std::unique_ptr<int> ptr2 = ptr1; // 编译错误：不允许拷贝
std::unique_ptr<int> ptr2 = std::move(ptr1); // OK：转移所有权

使用场景：

确保只有一个智能指针对资源拥有所有权。
避免共享导致的复杂生命周期管理。

2. `std::shared_ptr`

共享所有权（Shared ownership）
多个 shared_ptr 可以指向同一个对象。
内部使用引用计数（reference count），当最后一个 shared_ptr 被销毁时，资源才会释放。
支持拷贝和赋值。

示例：

std::shared_ptr<int> ptr1 = std::make_shared<int>(20);
std::shared_ptr<int> ptr2 = ptr1; // OK：引用计数增加

使用场景：

多个对象或模块需要共享一个资源。
生命周期不确定，需自动管理。

3. `std::weak_ptr`

弱引用（Weak reference）
不拥有资源，也不影响资源的生命周期。
必须与 shared_ptr 搭配使用，用来观察某个由 shared_ptr 管理的对象。
用于解决循环引用问题（如 A 持有 B 的 shared_ptr，B 持有 A 的 shared_ptr）。

示例：

std::shared_ptr<int> shared = std::make_shared<int>(30);
std::weak_ptr<int> weakPtr = shared;if (auto spt = weakPtr.lock()) { // 获取临时 shared_ptrstd::cout << *spt << std::endl;
} else {std::cout << "对象已被释放" << std::endl;
}

使用场景：

观察对象但不控制其生命周期。
解决 shared_ptr 循环引用问题。

📊 总结对比表：

特性	`std::unique_ptr`	`std::shared_ptr`	`std::weak_ptr`
所有权模型	独占	共享	弱引用（无所有权）
是否可拷贝	❌	✅	✅（但不会增加引用计数）
是否可移动	✅	✅	✅
自动释放资源	✅	✅	❌（需通过 `lock()` 获取 shared_ptr）
是否支持数组	✅（C++17 起）	✅（C++20 起推荐使用）	✅（需配合 shared_ptr 使用）