【C++系列】智能指针自定义析构

在 C++ 中，智能指针（如 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr）允许自定义析构函数（称为 ​​deleter​​），用于在释放资源时执行特定操作。

1. std::unique_ptr 自定义析构函数

​​原理​​
std::unique_ptr 的模板包含两个参数：

template<class T, class Deleter = std::default_delete<T>> 
class unique_ptr;

• ​​Deleter 类型​​：可调用对象（函数、Lambda、函数对象），接收 T* 参数。

• 示例 1：使用函数作为删除器

#include <iostream>
#include <memory>// 自定义删除函数
void FileDeleter(FILE* file) {if (file) {std::cout << "Closing file\n";fclose(file); // 关闭文件}
}int main() {// 自定义删除器类型: decltype(&FileDeleter)std::unique_ptr<FILE, decltype(&FileDeleter)> file(fopen("test.txt", "w"), FileDeleter // 传入删除器函数);// 当 file 超出作用域时，自动调用 FileDeleter
}

• 示例 2：使用 Lambda 作为删除器

auto deleter = [](FILE* f) {std::cout << "Lambda closes file\n";if (f) fclose(f);
};int main() {// decltype(deleter) 获取 Lambda 类型std::unique_ptr<FILE, decltype(deleter)> file(fopen("test.txt", "w"), deleter // 传入 Lambda);
}

• 示例 3：使用函数对象（仿函数）

struct FileDeleter {void operator()(FILE* f) const {std::cout << "Functor closes file\n";if (f) fclose(f);}
};int main() {// 指定删除器类型 FileDeleterstd::unique_ptr<FILE, FileDeleter> file(fopen("test.txt", "w")// 构造时可不显式传递，默认构造删除器对象);
}

 

2. std::shared_ptr 自定义析构函数

​​原理​​
std::shared_ptr 的删除器通过构造函数传入，​​不影响类型​​，因此更灵活：

template<class Y, class Deleter>
shared_ptr(Y* ptr, Deleter d);

示例：管理动态数组

#include <iostream>
#include <memory>int main() {// 删除器：用 delete[] 释放数组auto deleter = [](int* p) {std::cout << "Deleting array\n";delete[] p;};// 共享指针管理数组std::shared_ptr<int> arr(new int[10], deleter);// 等效写法：直接用 unique_ptr 管理数组// std::unique_ptr<int[]> arr(new int[10]); // 内置数组支持
}

常见应用场景

• ​​文件句柄

std::unique_ptr<FILE, decltype(&fclose)> file(fopen("a.txt", "r"), fclose);

• 动态数组（需手动释放）

std::shared_ptr<int> arr(new int[10], [](int* p) { delete[] p; });

•  ​​互斥锁（自动解锁）

std::unique_ptr<std::mutex, std::function<void(std::mutex*)>> lockPtr(&mtx, [](std::mutex* m) { m->unlock(); });

• ​​C 资源（如 OpenSSL 对象）

std::unique_ptr<BIO, decltype(&BIO_free)> bio(BIO_new(...), BIO_free);

关键注意事项

1. ​​unique_ptr 的删除器是类型的一部分​​

   • 不同删除器的 unique_ptr 属于不同类型。
   • 例如：unique_ptr<int, DeleterA> 和 unique_ptr<int, DeleterB> 不兼容。

2. ​​shared_ptr 的删除器不影响类型​​

   • 所有 shared_ptr<T> 无论删除器如何，类型相同。
   • 删除器存储在控制块中，动态调用。

3. ​​空指针与删除器​​
   删除器需处理指针为空的情况。

4. ​​性能影响​​

   • unique_ptr 的删除器通常无额外开销（可内联）。
   • shared_ptr 的删除器存储在堆上，略有开销。