C++11智能指針unique_ptr用法使用場景分析

更新時間：2021年08月06日 10:56:06 作者：蘇克貝塔

unique_ptr 是 C++ 11 提供的用于防止內存泄漏的智能指針中的一種實現(xiàn)，即使在異常發(fā)生時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++ 標準模板庫 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，但在實際項目中仍可使用，但建議使用更加安全的 unique_ptr，后文會詳細敘述。shared_ptr 和 weak_ptr 則是 C+11 從準標準庫 Boost 中引入的兩種智能指針。此外，Boost 庫還提出了 boost::scoped_ptr、boost::scoped_array、boost::intrusive_ptr 等智能指針，雖然尚未得到 C++ 標準采納，但是在開發(fā)實踐中可以使用。

二、實現(xiàn)原理

unique_ptr 是 C++ 11 提供的用于防止內存泄漏的智能指針中的一種實現(xiàn)，即使在異常發(fā)生時也可幫助避免資源泄露。
unique_ptr實現(xiàn)了獨享被管理對象指針的概念，這意味這它可確保一個對象和其對應的資源同一時間只被一個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對象，先前擁有的那個對象就會被銷毀，其任何相應資源亦會被釋放。
unique_ptr具有->和*運算符重載符，因此它可以像普通指針一樣使用。

三、使用場景

先看不使用智能指針，寫代碼時的痛點，有可能忘記delete對象，在某處return的時候，或者在某處拋出異常，導致末尾的delete語句就沒機會被調用，導致內存泄漏。在還是只new一個對象，如果new2，3甚至更多對象，那管理起來，代碼變的比較復雜，而且累贅。

這是一種不好的編程風格，應該避免，因為它復雜而又容易出錯。

#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;
}

了解了這個痛點，那么本篇的主角unique_ptr就該閃亮登場了。

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

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

構造函數(shù)1：可以用原始指針當實參傳給構造函數(shù)。

但不能使用=賦值符，那樣的話會報錯，“無法從“int *”轉換為“std::shared_ptr”，是不是很熟悉。

這點和share_ptr一致

構造函數(shù)2：make_unique函數(shù)

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

構造函數(shù)3

int* p = new int;
unique_ptr<int> up5(p);//ok
unique_ptr<int> up6(p);//logic error,這個是運行期錯誤，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的擁有權時釋放相應資源，即會執(zhí)行兩次delete p操作。

不可以對unique_ptr執(zhí)行copy或者assign操作，只能move，將擁有權移交給另一個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構造函數(shù)，建立一個empty unique pointer
unique_ptr up(ptr)	建立unique pointer令其擁有*ptr
unique_ptr up(nullptr)	建立一個empty unique pointer
unique_ptr up(move(up2))	建立一個unique pointer，擁有up2之前擁有的pointer（up2將為empty）
up.~unique_ptr()	析構函數(shù)，調用deleter
up=up2	賦值（sp將共享sp2的擁有權，放棄其先前索擁有對象的所有權）
up=move(up2)	move assignment(sp2將擁有權移交給up)
up=nullptr	對一個被擁有物調用delete，i并令為空（等價up.reset()）
up1.swap(up2)==swap(up1,up2)	交換up1，up2的pointer
up.reset()	放棄擁有權，并重新初始化，使它=empty
up.reset(ptr)	放棄擁有權，重新初始化（擁有*ptr）
make_unique(…)	為一個新對象（以傳入的實參為初值）建立一個unique pointer
up.get()	返回存儲的pointer，就是返回原始指針，對該原始指針如果執(zhí)行delete，會異常。
*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