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C++智能指针概念及std::unique_ptr使用介绍

news 来源：原创 2025/6/27 20:29:15

（一）引言

C++软件开发过程中，内存管理需要开发者自行处理，总得原则是谁new的内存谁负责delete释放，程序规模非常小开发人员少的情况下不容易出问题，当系统代码规模庞大、团队人员众多时，内存管理就非常重要，一旦出现内存泄漏或野指针的情况，系统开发、测试、交付都会面临很大的问题。这也是好多Java爱好者对C++语言诟病的原因，不过既然选择C++语言，看重了它的优点就要管好内存，这也是合格C++软件工程师的基本要求。

今天不评论C++语言的new和Delete管理内存、软件工程师开发水平高低的问题，而是介绍下C++11及以上标准引入的智能指针，介绍智能指针的常用方法，并通过源代码示例让读者更好地理解、掌握、使用C++语言的新特性。个人理解，即便在C++软件开发中使用了智能指针，当对象不需要时就要主动释放销毁，而不能一直占用内存资源，最终还会导致内存资源的耗尽。

（二）概述

‌ 智能指针（Smart Pointer）‌是C++11中引入的一种新标准特性，用于自动管理动态分配的内存，避免资源泄漏和悬挂指针问题。智能指针通过封装原始指针，并在对象的生命周期结束时自动调用析构函数释放内存，从而简化了内存资源管理，提高了C++软件源代码的安全性和可维护性。

该机制利用了C++的RAII（Resource Acquisition Is Initialization）原则，确保资源在对象的作用域内始终有效。智能指针基于‌引用计数，当智能指针指向一个动态分配的对象时，该对象的引用计数会增加。当该智能指针被销毁或被赋予新的值时，引用计数会减少。当引用计数达到0时，对象会被自动删除。

C++ 标准库中定义了三种主要的智能指针类型：std::unique_ptr、std::shared_ptr和std::weak_ptr，它们各自适用于不同的场景，接下来我们将逐一进行介绍。早期的智能指针auto_ptr已不再使用，本文不再介绍。

（三）std::unique_ptr智能指针用法

std::unique_ptr是一种独占式智能指针，它拥有对所管理对象的唯一所有权，同一时间，只能有一个std::unique_ptr指向某对象，不允许进行复制操作，但可以通过std::move函数转移所有权。

1、创建和使用std::unique_ptr指针

在上述代码中，std::make_unique<int>(88)创建了一个动态分配的int对象，并将其所有权赋予pIntData1。当pIntData1离开作用域时，它会自动调用delete释放所管理的内存，无需开发者手动操作。源代码示例如下：

注意：使用智能指针必须包含头文件“#include <memory>”。

#include <iostream>
#include <memory>//创建独占所有权的智能指针
void Test_func_unique_ptr_new(void)
{//创建一个管理Int数据的独占式指针std::unique_ptr<int> pIntData1 = std::make_unique<int>(88);
}

2、所有权转移新的std::unique_ptr指针

通过std::move函数，pIntData1的所有权被转移到了pIntData2，pIntData1变为空指针状态，不能再用于访问所管理的对象。源代码示例如下：

#include <iostream>
#include <memory>//转移独占所有权的智能指针
void Test_func_unique_ptr_mov(void)
{//创建一个管理Int数据的独占式指针std::unique_ptr<int> pIntData1 = std::make_unique<int>(88);//将pIntData1对象的所有权转移至pIntData2std::unique_ptr<int> pIntData2 = std::move(pIntData1);
}

3、使用智能指针管理类对象

下面示例定义了学生类，并且创建并转移学生类的智能指针pStudent2，并调用成员函数输出学生的基本信息，当pStudent2离开作用域时，CStudent学生对象的析构函数会自动被调用，完成pStudent2资源清理工作。

（1）程序执行结果

（2）程序源代码

#include <iostream>
#include <memory>//学生类
class CStudent
{
public:CStudent(const std::string& name, int age): m_name(name), m_age(age){}~CStudent(void){}void Print_Info(void){std::cout << "My Basicinfo name: " << m_name << " and age: " << m_age << std::endl;}private:std::string     m_name;int             m_age;
};void Test_func_unique_ptr_cls(void)
{//创建一个管理Int数据的独占式指针std::unique_ptr<CStudent> pStudent1 = std::make_unique<CStudent>(std::string("TOM"), 17);//将pStudent1对象的所有权转移至pStudent2std::unique_ptr<CStudent> pStudent2 = std::move(pStudent1);pStudent2->Print_Info();
}

（四）结语

本文简要介绍了C++11标准引入的智能指针的概念、机制以及分类，并重点介绍了其中一种所有权独占智能指针（std::unique_ptr）的用法和源代码示例，今天先到这里，后面文章再逐一介绍std::shared_ptr和std::weak_ptr的用法。欢迎各位读者留言方式提出宝贵意见，谢谢！