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c++中智能指针shared_ptr和unique_ptr的区别_c++ shared_ptr与unique_ptr区别详解

穿越時空

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发布时间:2025-09-23 19:00:05

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来源于php中文网

原创

unique_ptr提供独占所有权,无性能开销,适用于单一所有者场景;shared_ptr支持共享所有权,有引用计数开销,适用于多指针共享资源的场景。

c++中智能指针shared_ptr和unique_ptr的区别_c++ shared_ptr与unique_ptr区别详解

shared_ptrunique_ptr 是 C++ 中两种常用的智能指针,它们都用于自动管理动态分配的内存,防止内存泄漏。但两者在所有权机制、性能和使用场景上有明显区别

所有权模型不同

unique_ptr 实现独占式所有权。一个 unique_ptr 对象拥有它所指向资源的唯一控制权,不能被复制。如果需要转移所有权,必须使用 std::move。

例如:
std::unique_ptr ptr1 = std::make_unique(10);
// 错误:不允许复制
// std::unique_ptr ptr2 = ptr1;
// 正确:通过 move 转移所有权
std::unique_ptr ptr2 = std::move(ptr1);

shared_ptr 实现共享所有权。多个 shared_ptr 可以指向同一块内存,内部使用引用计数来追踪有多少个指针共享该资源。当最后一个 shared_ptr 被销毁时,资源才会被释放。

例如:
std::shared_ptr sptr1 = std::make_shared(20);
std::shared_ptr sptr2 = sptr1; // 允许复制,引用计数加1

性能开销差异

unique_ptr 几乎没有运行时开销。它不使用引用计数,编译器通常能将其优化为和裸指针接近的性能。

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shared_ptr 有额外的开销:每次复制或销毁都要原子操作修改引用计数,还需要额外内存存储控制块(包含引用计数、删除器等)。这使得 shared_ptr 比 unique_ptr 更重。

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  • unique_ptr:轻量,高效,适合大多数单所有者场景
  • shared_ptr:较重,适用于需要共享生命周期的复杂场景

适用场景对比

使用 unique_ptr 的典型情况:

  • 类中管理成员对象的生命周期
  • 函数返回动态创建的对象
  • 替代裸指针做局部资源管理

使用 shared_ptr 的典型情况:

  • 多个对象或模块需要共享同一个对象
  • 对象的生命周期不确定,需自动管理销毁时机
  • 实现观察者模式、回调、缓存等需要共享数据的结构

循环引用问题

shared_ptr 的一个主要问题是可能造成循环引用,导致内存无法释放。

例如两个对象互相持有对方的 shared_ptr,引用计数永远不会归零。

解决方式是使用 weak_ptr 打破循环。unique_ptr 不涉及此问题,因为不支持共享。

基本上就这些。unique_ptr 应作为首选,性能好且语义清晰;只有在确实需要共享所有权时才使用 shared_ptr。合理选择能提升程序效率与安全性。

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