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C++中的std::unique_ptr是什么?(如何实现独占所有权)

穿越時空

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发布时间:2026-02-18 10:27:44

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来源于php中文网

原创

std::unique_ptr不能拷贝,因其设计目标是独占所有权,拷贝会导致二次释放或悬空指针;编译器禁用拷贝构造和拷贝赋值,仅支持移动语义实现所有权转移。

c++中的std::unique_ptr是什么?(如何实现独占所有权)

std::unique_ptr 为什么不能拷贝?

因为它的设计目标就是“独占所有权”——同一时间只允许一个 std::unique_ptr 持有并管理某块堆内存。一旦允许拷贝,就会出现两个对象同时认为自己负责 delete 同一块内存,导致二次释放(double free)或悬空指针。

所以编译器直接禁用了拷贝构造函数和拷贝赋值运算符。你写 auto p2 = p1; 会报错:use of deleted function

  • 能用的是移动语义:auto p2 = std::move(p1); —— 此时 p1 变成空(p1 == nullptr),所有权明确移交
  • 函数传参/返回时也必须用移动:void take(std::unique_ptr<int> p)</int>std::unique_ptr<int> make_int()</int>
  • 别试图用 get() 拿裸指针再 new 一个 unique_ptr,这会造成重复管理

如何正确初始化和转移所有权?

最安全的初始化方式是用 std::make_unique,它原子地分配内存并构造对象,避免异常安全问题(比如 new A(), new B() 中 B 抛异常会导致 A 泄漏)。

转移所有权只有两种合法路径:移动构造、移动赋值。没有隐式转换,没有引用传递“共享”——哪怕你传 const std::unique_ptr<t>&</t>,也只是读取,不改变所有权。

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  • 推荐初始化:auto p = std::make_unique<int>(42);</int>,而不是 std::unique_ptr<int>(new int(42))</int>
  • 转移示例:std::unique_ptr<:string> p1 = std::make_unique<:string>("hello"); auto p2 = std::move(p1);</:string></:string> —— 执行后 p1.get() == nullptr
  • 函数返回可直接写 return std::make_unique<t>(...);</t>,RVO + 移动优化会让开销几乎为零

自定义删除器时要注意什么?

默认删除器是 delete,但如果你管理的不是普通 new 出来的内存(比如 malloc、C API 返回的资源、文件句柄),就必须提供匹配的删除器。否则行为未定义——轻则泄漏,重则崩溃。

删除器类型会成为 unique_ptr 模板参数的一部分,影响类型兼容性。带状态删除器(比如捕获了某个上下文的 lambda)还会增加对象大小。

  • 函数指针删除器:std::unique_ptr<int void> p(new int, [](int* p) { free(p); });</int>
  • lambda 删除器(无捕获)可推导类型:auto p = std::unique_ptr<int decltype p>(static_cast<int>(malloc(sizeof(int))), [](int* p){free(p);});</int></int>
  • 别把 std::default_delete 和自定义删除器混用;传入错误删除器是静默 UB,调试器通常不报

和 raw pointer / shared_ptr 对比时的关键取舍点

std::unique_ptr 不是万能替代品。它比裸指针安全,但比 shared_ptr 更轻量、无引用计数开销,适合明确生命周期归属的场景(如工厂函数返回、容器元素、成员变量)。

但它不解决“多个地方需要访问同一资源”的问题——这时候该用 shared_ptr 或者干脆用引用/裸指针加文档约束。强行用 unique_ptr 然后到处 get(),等于放弃 RAII,只剩语法糖。

  • 性能敏感且所有权清晰 → 选 unique_ptr
  • 需要共享生命周期管理 → 用 shared_ptr,别自己封装
  • 只是临时观察数据(不干预生命周期)→ 直接用 T*T&,更直白,没歧义
  • 容器里存 unique_ptr 是常见模式,但注意:移动后原位置为空,迭代时要检查 if (p)

真正容易被忽略的不是语法,而是所有权边界的界定——比如函数该接收 unique_ptr 还是 const T*,返回该用 unique_ptr 还是 T&。这些决定直接影响调用方能否写出无泄漏、无悬空的安全代码。

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