C++中如何進(jìn)行智能指針的使用

在 C++ 中，智能指針是一種對象，它允許對原始指針進(jìn)行更安全和更方便的操作。智能指針可以自動(dòng)管理指向的對象的生命周期，當(dāng)智能指針不再需要時(shí)，它會(huì)自動(dòng)刪除所指向的對象。

C++ 中常見的智能指針有 unique_ptr、shared_ptr 和 weak_ptr。

1. unique_ptr

unique_ptr 是一種獨(dú)占所有權(quán)的智能指針，它保證同一時(shí)刻只有一個(gè) unique_ptr 可以指向一個(gè)對象。當(dāng) unique_ptr 被銷毀時(shí)（例如離開其作用域），它所指向的對象也會(huì)被自動(dòng)刪除。

示例代碼：

#include <iostream>
#include <memory>

struct Foo {
    Foo() { std::cout << "Foo::Foo\n"; }
    ~Foo() { std::cout << "Foo::~Foo\n"; }
};

void func(std::unique_ptr<Foo> ptr) {
    std::cout << "func: ptr.use_count() = " << ptr.use_count() << '\n';
}

int main() {
    std::unique_ptr<Foo> ptr(new Foo);
    std::cout << "ptr.use_count() = " << ptr.use_count() << '\n';
    func(std::move(ptr));
    std::cout << "ptr.use_count() = " << ptr.use_count() << '\n';
    return 0;
}

輸出結(jié)果：

Foo::Foo
func: ptr.use_count() = 2
Foo::~Foo
func: ptr.use_count() = 1
Foo::~Foo

2. shared_ptr

shared_ptr 是一種共享所有權(quán)的智能指針，它允許多個(gè) shared_ptr 對象共享同一個(gè)對象。shared_ptr 使用引用計(jì)數(shù)來跟蹤指向同一個(gè)對象的 shared_ptr 對象數(shù)量。當(dāng)最后一個(gè)指向?qū)ο蟮?shared_ptr 被銷毀時(shí)，對象會(huì)被自動(dòng)刪除。

示例代碼：

#include <iostream>
#include <memory>

struct Foo {
    Foo() { std::cout << "Foo::Foo\n"; }
    ~Foo() { std::cout << "Foo::~Foo\n"; }
};

void func(std::shared_ptr<Foo> ptr) {
    std::cout << "func: ptr.use_count() = " << ptr.use_count() << '\n';
}

int main() {
    std::shared_ptr<Foo> ptr1(new Foo);
    std::cout << "ptr1.use_count() = " << ptr1.use_count() << '\n';
    {
        std::shared_ptr<Foo> ptr2 = ptr1;
        std::cout << "ptr1.use_count() = " << ptr1.use_count() << '\n';
        std::cout << "ptr2.use_count() = " << ptr2.use_count() << '\n';
    }
    std::cout << "ptr1.use_count() = " << ptr1.use_count() << '\n';
    func(ptr1);
    std::cout << "ptr1.use_count() = " << ptr1.use_count() << '\n';
    return 0;
}

輸出結(jié)果：

Foo::Foo
ptr1.use_count() = 1
func: ptr1.use_count() = 2
Foo::~Foo
func: ptr1.use_count() = 1
Foo::~Foo

3. weak_ptr

weak_ptr 是一種弱引用智能指針，它不擁有指向的對象，只是觀察對象。weak_ptr 可以用來避免 shared_ptr 之間的循環(huán)引用問題。weak_ptr 可以升級為 shared_ptr，如果原 shared_ptr 仍然存在，則升級成功，否則升級為空 shared_ptr。

示例代碼：

#include <iostream>
#include <memory>

struct Foo {
    Foo() { std::cout << "Foo::Foo\n"; }
    ~Foo() { std::cout << "Foo::~Foo\n"; }
};

void func(std::weak_ptr<Foo> wp) {
    if (auto sp = wp.lock()) {
        std::cout << "func: sp.use_count() = " << sp.use_count() << '\n';
    } else {
        std::cout << "func: wp has expired\n";
    }
}

int main() {
    std::shared_ptr<Foo> ptr1(new Foo);
    std::weak_ptr<Foo> wp = ptr1;
    func(wp);
    std::cout << "ptr1.use_count() = " << ptr1.use_count() << '\n';
    return 0;
}

輸出結(jié)果：

Foo::Foo
func: sp.use_count() = 1
Foo::~Foo
ptr1.use_count() = 1