c++如何使用智能指针_c++ unique_ptr与shared_ptr详解【避坑】

应优先用 std::unique_ptr 管理独占资源，因其零开销、无引用计数；仅当多所有者共享且生命周期不确定时才用 std::shared_ptr，并配合 std::weak_ptr 防循环引用。

什么时候该用 std::unique_ptr 而不是 std::shared_ptr

所有权明确、生命周期单一的场景必须优先选 std::unique_ptr。比如函数内部分配资源后返回，或作为类成员管理独占资源——它零开销、无引用计数、不允许多个指针同时指向同一对象。std::shared_ptr 适合多个所有者共享同一资源的场景（如观察者模式、缓存池），但会带来原子引用计数开销和潜在循环引用风险。

常见误用：把 std::shared_ptr 当成“更安全的 std::unique_ptr”随意使用，结果拖慢性能还掩盖了设计问题。

• 函数返回堆对象？用 std::unique_ptr 移动语义传递，避免拷贝和共享语义污染
• 需要跨线程共享且无法预估生命周期？才考虑 std::shared_ptr，并搭配 std::weak_ptr 打破循环
• 类成员持有外部传入的资源？除非明确约定共享，否则应拒绝 std::shared_ptr 参数，改用引用或 std::unique_ptr 转移

std::unique_ptr 的构造与移动陷阱

std::unique_ptr 禁止拷贝，只支持移动。直接赋值或传值时若忘记写 std::move()，编译器会报错：use of deleted function ‘std::unique_ptr<t>::unique_ptr(const std::unique_ptr<t>&)’</t></t>。

常见错误写法：

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std::unique_ptr<int> p1 = std::make_unique<int>(42);
std::unique_ptr<int> p2 = p1; // ❌ 编译失败

正确做法：

Latent Labs

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std::unique_ptr<int> p1 = std::make_unique<int>(42);
std::unique_ptr<int> p2 = std::move(p1); // ✅ p1 变为空，p2 持有资源

• 函数参数接收独占资源？声明为 std::unique_ptr<t></t>（按值）或 std::unique_ptr<t>&&</t>（右值引用），避免意外保留原指针
• 数组类型需显式指定删除器：std::unique_ptr<int> arr(new int[10])</int>，否则 delete 被调用而非 delete[]
• 自定义删除器（如关闭文件句柄）必须与类型绑定，且不能是临时 lambda（捕获变量会导致移动失败）

std::shared_ptr 的循环引用怎么破

两个 std::shared_ptr 相互持有对方所管理的对象，引用计数永远不为 0，导致内存泄漏。典型场景：双向链表节点、父-子对象关系中双方都用 std::shared_ptr。

错误示例：

struct Parent { std::shared_ptr<Child> child; };
struct Child { std::shared_ptr<Parent> parent; }; // ⚠️ 循环引用

修复方式：一方改用 std::weak_ptr，访问前调用 lock() 判断是否仍有效：

struct Child { std::weak_ptr<Parent> parent; };
// 使用时：
if (auto p = child.parent.lock()) {
    // p 是有效的 std::shared_ptr<Parent>
}

• std::weak_ptr::lock() 返回 std::shared_ptr，若原对象已析构则返回空指针，必须判空
• 不要用 std::weak_ptr 构造 std::shared_ptr 后长期持有——这等于又加了一次引用，可能延长对象寿命
• 调试时可用 use_count() 和 weak_use_count() 辅助定位循环点，但注意多线程下数值仅作参考

别忽略自定义删除器和别名构造的细节

std::unique_ptr 和 std::shared_ptr 都支持自定义删除器，但行为不同：std::unique_ptr 删除器类型是模板参数一部分，影响 sizeof；std::shared_ptr 删除器存储在控制块中，类型擦除，不影响大小但有虚函数调用开销。

别名构造（aliasing constructor）常被忽略，但它能解决“共享对象但只管理某字段”的需求，比如从 std::shared_ptr<bigstruct></bigstruct> 中提取一个字段指针，又不希望该字段生命周期短于整个结构体：

auto big = std::make_shared<BigStruct>();
std::shared_ptr<int> field(big, &big->value); // ✅ 共享 big 的生命周期，但指针指向 value

• 别名构造第二个参数是原始指针，不是偏移量，也不能是计算表达式（如 &(v[0]) 必须确保 v 存活）
• 自定义删除器若抛异常，std::shared_ptr 保证不会传播（被 noexcept 抑制），而 std::unique_ptr 默认会终止程序，需手动设为 noexcept
• 用 std::make_shared 创建对象时，删除器只能通过 std::shared_ptr 构造函数传入，不能用于 make_shared 本身