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C++11智能指針unique_ptr用法使用場(chǎng)景分析

更新時(shí)間：2021年08月06日 10:56:06 作者：蘇克貝塔

unique_ptr 是 C++ 11 提供的用于防止內(nèi)存泄漏的智能指針中的一種實(shí)現(xiàn)，即使在異常發(fā)生時(shí)也可幫助避免資源泄露。這篇文章主要介紹了C++11智能指針unique_ptr用法介紹,需要的朋友可以參考下

一、概述

C++ 標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù) STL（Standard Template Library）一共給我們提供了四種智能指針：auto_ptr、unique_ptr、shared_ptr 和 weak_ptr，其中 auto_ptr 是 C++98 提出的，C++11 已將其摒棄，并提出了 unique_ptr 替代 auto_ptr。雖然 auto_ptr 已被摒棄，但在實(shí)際項(xiàng)目中仍可使用，但建議使用更加安全的 unique_ptr，后文會(huì)詳細(xì)敘述。shared_ptr 和 weak_ptr 則是 C+11 從準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù) Boost 中引入的兩種智能指針。此外，Boost 庫(kù)還提出了 boost::scoped_ptr、boost::scoped_array、boost::intrusive_ptr 等智能指針，雖然尚未得到 C++ 標(biāo)準(zhǔn)采納，但是在開發(fā)實(shí)踐中可以使用。

二、實(shí)現(xiàn)原理

unique_ptr 是 C++ 11 提供的用于防止內(nèi)存泄漏的智能指針中的一種實(shí)現(xiàn)，即使在異常發(fā)生時(shí)也可幫助避免資源泄露。
unique_ptr實(shí)現(xiàn)了獨(dú)享被管理對(duì)象指針的概念，這意味這它可確保一個(gè)對(duì)象和其對(duì)應(yīng)的資源同一時(shí)間只被一個(gè)pointer擁有。一旦擁有者被銷毀或者變成empty或者開始擁有另一個(gè)對(duì)象，先前擁有的那個(gè)對(duì)象就會(huì)被銷毀，其任何相應(yīng)資源亦會(huì)被釋放。
unique_ptr具有->和*運(yùn)算符重載符，因此它可以像普通指針一樣使用。

三、使用場(chǎng)景

先看不使用智能指針，寫代碼時(shí)的痛點(diǎn)，有可能忘記delete對(duì)象，在某處return的時(shí)候，或者在某處拋出異常，導(dǎo)致末尾的delete語(yǔ)句就沒機(jī)會(huì)被調(diào)用，導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。在還是只new一個(gè)對(duì)象，如果new2，3甚至更多對(duì)象，那管理起來，代碼變的比較復(fù)雜，而且累贅。

這是一種不好的編程風(fēng)格，應(yīng)該避免，因?yàn)樗鼜?fù)雜而又容易出錯(cuò)。

#include <memory>
#include<iostream>
using namespace std;

class A {};
int main()
{
	A* ptrA = new A;
	try
	{
		//...
		//...
		//...
		//...
		//...
	}
	catch (...)
	{
		delete ptrA;		//1
		throw;
	}

	delete ptrA;			//2
	return 0;
}

了解了這個(gè)痛點(diǎn)，那么本篇的主角unique_ptr就該閃亮登場(chǎng)了。

unique_ptr對(duì)象可以在自身被銷毀時(shí)釋放其所指向的數(shù)據(jù)。并且unique_ptr它所指向的對(duì)象只有一個(gè)擁有者。

上面糟心的代碼就可以用unique_ptr來優(yōu)化，在也不需要delete和catch子句。

#include <memory>
#include<iostream>
using namespace std;

class A {};
int main()
{
	unique_ptr<A> upA(new A);
	
	//...
	//...

	return 0;
}

四、unique_ptr的目的

獲取某些資源
執(zhí)行某些操作
將取得的資源釋放掉

五、常用操作

unique_ptr<int> up1(new int(1));//ok
unique_ptr<int> up2 = new int(1);//error

構(gòu)造函數(shù)1：可以用原始指針當(dāng)實(shí)參傳給構(gòu)造函數(shù)。

但不能使用=賦值符，那樣的話會(huì)報(bào)錯(cuò)，“無法從“int *”轉(zhuǎn)換為“std::shared_ptr”，是不是很熟悉。

這點(diǎn)和share_ptr一致

構(gòu)造函數(shù)2：make_unique函數(shù)

unique_ptr<string> up4 = make_unique<string>("hello");//ok

構(gòu)造函數(shù)3

int* p = new int;
unique_ptr<int> up5(p);//ok
unique_ptr<int> up6(p);//logic error,這個(gè)是運(yùn)行期錯(cuò)誤，程序員必須避免這樣的失誤

這樣的問題在于sp1,sp2,在丟失p的擁有權(quán)時(shí)釋放相應(yīng)資源，即會(huì)執(zhí)行兩次delete p操作。

不可以對(duì)unique_ptr執(zhí)行copy或者assign操作，只能move，將擁有權(quán)移交給另一個(gè)unique_ptr

	int* p = new int;
	unique_ptr<int> up5(p);//ok
	unique_ptr<int> up6(up5);//error
	unique_ptr<int> up7(move(up5));//ok

操作	效果
unique_ptr up	Default構(gòu)造函數(shù)，建立一個(gè)empty unique pointer
unique_ptr up(ptr)	建立unique pointer令其擁有*ptr
unique_ptr up(nullptr)	建立一個(gè)empty unique pointer
unique_ptr up(move(up2))	建立一個(gè)unique pointer，擁有up2之前擁有的pointer（up2將為empty）
up.~unique_ptr()	析構(gòu)函數(shù)，調(diào)用deleter
up=up2	賦值（sp將共享sp2的擁有權(quán)，放棄其先前索擁有對(duì)象的所有權(quán)）
up=move(up2)	move assignment(sp2將擁有權(quán)移交給up)
up=nullptr	對(duì)一個(gè)被擁有物調(diào)用delete，i并令為空（等價(jià)up.reset()）
up1.swap(up2)==swap(up1,up2)	交換up1，up2的pointer
up.reset()	放棄擁有權(quán)，并重新初始化，使它=empty
up.reset(ptr)	放棄擁有權(quán)，重新初始化（擁有*ptr）
make_unique(…)	為一個(gè)新對(duì)象（以傳入的實(shí)參為初值）建立一個(gè)unique pointer
up.get()	返回存儲(chǔ)的pointer，就是返回原始指針，對(duì)該原始指針如果執(zhí)行delete，會(huì)異常。
*up	同上
up->	為擁有物提供成員訪問
if(up)	判斷sp是否empty
get_deleter(up)	返回deleter的地址（如果有的話），沒有返回nullptr