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《Effective Modern C++》第4章 Smart Pointers
一、使用 std::unique_ptr 管理独占所有权（Item 18）
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基本概念
std::unique_ptr 提供对动态分配资源的独占所有权管理。与裸指针不同，unique_ptr 在离开作用域或被重置时自动释放所管理的资源。它禁止拷贝，只能移动。 -
使用方式
推荐工厂函数方式创建：auto up = std::make_unique<Foo>(arg1, arg2);当需要转移所有权时：
std::unique_ptr<Foo> up2 = std::move(up); // 此时 up 为空，up2 拥有资源 -
自定义删除器
对于非 new 分配的资源，如 FILE* 或自定义句柄，可传入删除器类型：std::unique_ptr<FILE, decltype(&fclose)> fp(fopen("data.txt", "r"), &fclose);删除器在 unique_ptr 析构时被调用，保证资源释放。
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注意事项
- 禁止拷贝可防止重复释放；
- 作为成员变量时，可用 = default 或手动定义移动构造／赋值；
- 不要将裸指针与 unique_ptr 混合管理同一资源。
二、使用 std::shared_ptr 管理共享所有权（Item 19）
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基本概念
std::shared_ptr 通过内部控制块维护引用计数，允许多方共享同一对象。最后一个 shared_ptr 析构时，自动释放资源。 -
使用方式
推荐工厂函数：auto sp1 = std::make_shared<Foo>(arg); auto sp2 = sp1; // 引用计数增至 2 sp1.reset(); // 计数减至 1 // 最后 sp2 离开作用域时释放 Foo -
性能与成本
- 控制块与对象默认一次分配；
- 引用计数操作是原子级别开销；
- 拷贝和析构时都要修改计数。
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循环引用问题
当对象 A 和 B 相互持有 shared_ptr，会导致引用计数永不归零。必须通过 weak_ptr 打破循环。
三、使用 std::weak_ptr 管理可能失效的观察型指针（Item 20）
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基本概念
std::weak_ptr 是对 shared_ptr 管理资源的非拥有型引用，不增加引用计数。它记录 control block 的弱引用，可检测资源是否已释放。 -
使用方式
std::shared_ptr<Foo> sp = std::make_shared<Foo>(); std::weak_ptr<Foo> wp = sp; // 计数不变if (auto guard = wp.lock()) {// guard 为 shared_ptr，安全访问guard->method(); } else {// 对象已销毁 } -
应用场景
- 观察者模式、缓存实现、回调注册时，不希望延长对象生命周期；
- 打破 shared_ptr 循环引用的一端。
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注意事项
- 使用 lock() 获取 shared_ptr 并检查是否为空；
- 避免直接将 weak_ptr 转为裸指针；
- expired() 可用于简单过期检测，但 lock() 更安全。
四、优先使用 std::make_unique 和 std::make_shared（Item 21）
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问题及原因
直接 new 后再构造智能指针存在两次内存分配和潜在异常安全漏洞：一旦在 new 后抛出，容易泄漏。 -
make 工厂函数优势
- 单次内存分配：make_shared 在一次分配中创建控制块和对象；
- 异常安全：资源在构造过程中即被智能指针管理，不会泄漏。
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示例对比
// 不推荐 std::unique_ptr<Foo> up(new Foo(args)); std::shared_ptr<Foo> sp(new Foo(args));// 推荐 auto up2 = std::make_unique<Foo>(args); auto sp2 = std::make_shared<Foo>(args); -
特殊情况
- 需要自定义删除器时，仍需手动 new 并传入删除器；
- make_shared 无法分离控制块内存，若希望控制释放时机可考虑手动创建。
五、Pimpl 习惯用法中在实现文件定义特殊成员函数（Item 22）
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Pimpl 模式目的
隐藏实现细节、减少头文件依赖、加快编译速度。头文件中声明不完整类型，实际数据保存在实现类 Impl 中。 -
头文件示例（Widget.h）
class Widget { public:Widget();~Widget();Widget(const Widget&);Widget& operator=(const Widget&); private:struct Impl;std::unique_ptr<Impl> pImpl; }; -
实现文件示例（Widget.cpp）
struct Widget::Impl {// 数据成员 };Widget::Widget() : pImpl(std::make_unique<Impl>()) {} Widget::~Widget() = default; Widget::Widget(const Widget& w): pImpl(std::make_unique<Impl>(*w.pImpl)) {} Widget& Widget::operator=(const Widget& w) {*pImpl = *w.pImpl;return *this; } -
原因与好处
- Impl 定义对外部不可见，确保封装性；
- 修改 Impl 后只需重新编译 cpp，减少依赖传播；
- 特殊成员函数在 cpp 中定义时，Impl 完整可见，避免不完整类型使用错误。
总结
本章围绕智能指针的五个核心要点展开，从独占所有权到共享所有权，再到观察型 weak_ptr，以及工厂函数与 Pimpl 相结合的模式实践，全面阐明了现代 C++ 中资源管理的最佳实践。通过合理选用 unique_ptr、shared_ptr 和 weak_ptr，并配合 make_xxx 工厂函数和 Pimpl 隐藏实现细节，能够编写安全、高效且易于维护的 C++ 应用。