std::unique_ptr 复习
一、std::unique_ptr 概述
std::unique_ptr是 C++11 引入的智能指针，它独占对所管理对象的所有权，即同一时间只能有一个unique_ptr指向同一个对象。当unique_ptr离开作用域或被重置时，它会自动释放所管理的对象。
核心特性
- 独占所有权：一个对象只能被一个
unique_ptr拥有 - 移动语义：通过移动操作转移所有权，禁止拷贝
- 零开销：与裸指针相比，几乎没有额外的内存开销
- 支持数组：有专门的特化版本管理数组
- 自定义删除器：可以指定自定义的删除逻辑
二、基本用法
1. 头文件与命名空间
#include<memory>// 包含智能指针头文件usingnamespacestd;// 可选，为了代码简洁2. 构造与初始化
（1）默认构造
unique_ptr<int>ptr1;// 空的 unique_ptr（2）通过裸指针构造
unique_ptr<int>ptr2(newint(10));// 管理一个 int 对象（3）通过 make_unique 构造（C++14+）
autoptr3=make_unique<int>(20);// 更安全的构造方式autoptr4=make_unique<string>("Hello");// 构造字符串autoptr5=make_unique<int[]>(5);// 构造数组（4）通过移动构造
unique_ptr<int>ptr6(newint(30));unique_ptr<int>ptr7(std::move(ptr6));// 转移所有权，ptr6 变为空3. 基本操作
（1）访问所管理的对象
unique_ptr<int>ptr(newint(10));// 通过 operator* 访问对象*ptr=20;cout<<*ptr<<endl;// 输出：20// 通过 operator-> 访问对象的成员unique_ptr<string>strPtr=make_unique<string>("Hello");cout<<strPtr->size()<<endl;// 输出：5（2）获取原始指针
unique_ptr<int>ptr(newint(10));int*rawPtr=ptr.get();// 获取原始指针cout<<*rawPtr<<endl;// 输出：10（3）释放所有权
unique_ptr<int>ptr(newint(10));int*rawPtr=ptr.release();// 释放所有权，ptr 变为空// 此时需要手动释放内存deleterawPtr;（4）重置
unique_ptr<int>ptr(newint(10));ptr.reset(newint(20));// 释放旧资源，管理新资源ptr.reset();// 释放资源，ptr 变为空（5）检查是否为空
unique_ptr<int>ptr1;if(!ptr1){cout<<"ptr1 is empty"<<endl;}unique_ptr<int>ptr2(newint(10));if(ptr2){cout<<"ptr2 is not empty"<<endl;}4. 数组管理
unique_ptr有专门的数组特化版本，用于管理动态数组：
// 构造数组unique_ptr<int[]>arrPtr(newint[5]);unique_ptr<int[]>arrPtr2=make_unique<int[]>(5);// 访问数组元素for(inti=0;i<5;++i){arrPtr[i]=i;cout<<arrPtr[i]<<" ";}cout<<endl;// 输出：0 1 2 3 4// 自动使用 delete[] 释放数组三、移动语义
unique_ptr禁止拷贝，但支持移动语义，通过std::move转移所有权：
1. 移动构造
unique_ptr<int>ptr1(newint(10));unique_ptr<int>ptr2(std::move(ptr1));// 转移所有权// 此时 ptr1 为空，ptr2 拥有资源if(!ptr1){cout<<"ptr1 is empty"<<endl;}if(ptr2){cout<<"ptr2 is not empty, value: "<<*ptr2<<endl;}2. 移动赋值
unique_ptr<int>ptr1(newint(10));unique_ptr<int>ptr2;ptr2=std::move(ptr1);// 转移所有权// 此时 ptr1 为空，ptr2 拥有资源3. 作为函数返回值
unique_ptr<int>createInt(){returnunique_ptr<int>(newint(42));// 或使用 make_unique// return make_unique<int>(42);}unique_ptr<int>ptr=createInt();// 自动移动，无需显式 std::movecout<<*ptr<<endl;// 输出：424. 与 STL 容器配合使用
vector<unique_ptr<int>>vec;// 添加元素（必须使用移动）vec.push_back(make_unique<int>(10));vec.push_back(std::move(ptr));// 遍历容器for(constauto&p:vec){cout<<*p<<" ";}cout<<endl;四、自定义删除器
unique_ptr允许指定自定义删除器，用于处理特殊的资源释放逻辑：
1. 函数对象作为删除器
// 定义删除器结构体structFileDeleter{voidoperator()(FILE*fp){if(fp){fclose(fp);cout<<"File closed"<<endl;}}};// 使用自定义删除器unique_ptr<FILE,FileDeleter>filePtr(fopen("test.txt","w"));if(filePtr){fprintf(filePtr.get(),"Hello, World!");}// 离开作用域时，会自动调用 FileDeleter::operator() 关闭文件2. Lambda 表达式作为删除器
// 使用 lambda 作为删除器autodeleter=[](int*p){cout<<"Deleting int: "<<*p<<endl;deletep;};unique_ptr<int,decltype(deleter)>ptr(newint(42),deleter);3. 管理非内存资源
// 管理套接字structSocketDeleter{voidoperator()(int*sockfd){if(*sockfd!=-1){close(*sockfd);cout<<"Socket closed"<<endl;}deletesockfd;}};unique_ptr<int,SocketDeleter>sockPtr(newint(socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)));五、std::unique_ptr 与其他智能指针的对比
| 特性 | std::unique_ptr | std::shared_ptr | std::auto_ptr（已废弃） |
|---|---|---|---|
| 所有权 | 独占 | 共享 | 独占，拷贝转移 |
| 拷贝操作 | 禁用 | 支持（增加引用计数） | 支持（转移所有权） |
| 移动操作 | 支持 | 支持 | 不支持（仅拷贝） |
| 内存开销 | 无额外开销 | 引用计数开销 | 无额外开销 |
| 线程安全 | 否（但移动操作线程安全） | 引用计数线程安全 | 否 |
| 管理数组 | 支持（特化版本） | 支持（需自定义删除器） | 不支持 |
| 自定义删除器 | 支持 | 支持 | 不支持 |
六、最佳实践
1. 优先使用 make_unique
// 推荐autoptr=make_unique<int>(42);// 不推荐unique_ptr<int>ptr(newint(42));原因：
- 更简洁，代码可读性更高
- 异常安全：避免内存泄漏
- 统一的初始化语法
2. 避免裸指针与智能指针混用
// 错误：裸指针与智能指针混用int*rawPtr=newint(42);unique_ptr<int>smartPtr(rawPtr);// ...deleterawPtr;// 重复释放，导致未定义行为3. 正确处理所有权转移
// 正确：使用移动语义转移所有权unique_ptr<int>ptr1=make_unique<int>(42);unique_ptr<int>ptr2=std::move(ptr1);// 明确转移所有权// 错误：尝试拷贝（编译失败）// unique_ptr<int> ptr3 = ptr2; // 编译错误4. 作为函数参数和返回值
// 作为参数（传递引用或移动）voidprocess(unique_ptr<int>&ptr){// 使用 ptr}voidtakeOwnership(unique_ptr<int>ptr){// 接管所有权}// 作为返回值unique_ptr<int>createPtr(){returnmake_unique<int>(42);// 自动移动}5. 与 STL 容器配合
vector<unique_ptr<int>>vec;// 正确：使用 emplace_back 或 push_back(std::move())vec.emplace_back(make_unique<int>(10));unique_ptr<int>ptr=make_unique<int>(20);vec.push_back(std::move(ptr));// 错误：尝试拷贝（编译失败）// vec.push_back(ptr); // 编译错误七、代码示例
示例 1：基本用法
#include<iostream>#include<memory>intmain(){// 使用 make_unique 构造autoptr=std::make_unique<int>(42);std::cout<<"Value: "<<*ptr<<std::endl;// 重置ptr.reset(newint(100));std::cout<<"New value: "<<*ptr<<std::endl;// 移动语义autoptr2=std::move(ptr);if(!ptr){std::cout<<"ptr is now empty"<<std::endl;}std::cout<<"ptr2 value: "<<*ptr2<<std::endl;return0;}示例 2：管理数组
#include<iostream>#include<memory>intmain(){// 管理数组autoarr=std::make_unique<int[]>(5);// 初始化数组for(inti=0;i<5;++i){arr[i]=i*10;}// 打印数组for(inti=0;i<5;++i){std::cout<<arr[i]<<" ";}std::cout<<std::endl;return0;// 自动释放数组}示例 3：自定义删除器
#include<iostream>#include<memory>intmain(){// 自定义删除器autodeleter=[](int*p){std::cout<<"Deleting: "<<*p<<std::endl;deletep;};// 使用自定义删除器std::unique_ptr<int,decltype(deleter)>ptr(newint(42),deleter);std::cout<<"Value: "<<*ptr<<std::endl;return0;// 自动调用自定义删除器}八、总结
std::unique_ptr是 C++11 引入的一种轻量级智能指针，它通过独占所有权和移动语义，提供了一种安全、高效的内存管理方式。它的主要优势包括：
- 零开销：与裸指针相比几乎没有额外的内存开销
- 独占所有权：避免了资源的重复释放
- 移动语义：明确的所有权转移，避免了意外的拷贝
- 支持数组：有专门的特化版本用于管理数组
- 自定义删除器：可以处理特殊的资源释放逻辑
std::unique_ptr是默认的智能指针选择，只有当需要共享所有权时，才使用std::shared_ptr。