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每日学习记录003：（C++）unique_ptr和shared_ptr

article 2024/11/20 5:52:01

每日学习记录003：（C++）unique_ptr和shared_ptr

在C++中，unique_ptr和shared_ptr都是智能指针，它们为动态内存管理提供了更安全、更方便的方式。

一、unique_ptr的特点

（一）独占所有权

unique_ptr拥有它所指向对象的独占所有权。这意味着在同一时间，只有一个unique_ptr可以指向特定的对象。
例如：

#include <memory>
#include <iostream>

int main() {
    std::unique_ptr<int> ptr1 = std::make_unique<int>(10);
    std::cout << *ptr1 << std::endl;
    // 以下代码会编译错误，因为不能将一个已经被unique_ptr拥有的对象再交给另一个unique_ptr
    // std::unique_ptr<int> ptr2 = ptr1;
    std::unique_ptr<int> ptr2 = std::move(ptr1); // 使用std::move将ptr1的所有权转移给ptr2
    std::cout << *ptr2 << std::endl;
    std::cout << *ptr1 << std::endl;//这里在运行时会报错：Segmentation fault (core dumped)，因为ptr1已经不再拥有对象了

    return 0;
}

在这个例子中，ptr1最初拥有一个值为10的int对象。当我们想要将这个对象的所有权转移给ptr2时，不能直接赋值，而是需要使用std::move。这体现了unique_ptr的独占性。
然后注意，在move后，*ptr会报错：Segmentation fault (core dumped)，因为ptr1已经不再拥有对象了，debug中也可以看到，move后ptr1就指向地址0了
在这里插入图片描述

（二）对象生命周期管理

当unique_ptr被销毁（例如超出作用域）时，它所指向的对象也会被自动销毁。
例如：

#include <memory>
#include <iostream>

struct MyClass {
    MyClass() { std::cout << "MyClass类对象的构造函数被调用" << std::endl; }
    ~MyClass() { std::cout << "MyClass类对象的析构函数被调用" << std::endl; }
};

void function() {
    std::unique_ptr<MyClass> ptr = std::make_unique<MyClass>();
}

int main() {
    function();
    return 0;
}

在function函数中，创建了一个MyClass类型的对象，通过unique_ptr来管理。当function函数结束时，ptr超出作用域，MyClass对象的析构函数会被自动调用。

二、shared_ptr的特点

（一）共享所有权

多个shared_ptr可以共享指向同一个对象的所有权。
例如：

#include <memory>
#include <iostream>

int main() {
    std::shared_ptr<int> ptr1 = std::make_shared<int>(20);
    std::shared_ptr<int> ptr2 = ptr1;
    std::cout << *ptr1 << " " << *ptr2 << std::endl;
    return 0;
}

这里ptr1和ptr2都指向同一个int对象，并且可以正常访问该对象的值。

（二）引用计数

shared_ptr内部使用引用计数来管理对象的生命周期。
当一个新的shared_ptr开始共享对象时，引用计数加1；当一个shared_ptr不再指向该对象（例如被重新赋值或者超出作用域）时，引用计数减1。当引用计数为0时，对象才会被销毁。
例如：

#include <memory>
#include <iostream>

struct MyClass {
    MyClass() { std::cout << "MyClass类对象的构造函数被调用" << std::endl; }
    ~MyClass() { std::cout << "MyClass类对象的析构函数被调用" << std::endl; }
};

int main() {
    std::shared_ptr<MyClass> ptr1 = std::make_shared<MyClass>();
    {
        std::shared_ptr<MyClass> ptr2 = ptr1;
        std::cout << "Inside inner block, reference count: " << ptr1.use_count() << std::endl;
    }
    std::cout << "Outside inner block, reference count: " << ptr1.use_count() << std::endl;
    return 0;
}

在这个例子中，在内部代码块中，ptr1和ptr2共享MyClass对象，引用计数为2。当内部代码块结束时，ptr2超出作用域，引用计数减为1。

小测验

下面的代码的打印结果是什么？

shared_ptr<Account> p1 = make_shared<Account>("Alice", 1000.0);
shared_ptr<Account> p2 = p1;
shared_ptr<Account> p3 = p2;

cout << p1.use_count() <<endl;
cout << p2.use_count() <<endl;
cout << p3.use_count() <<endl;