在现代C++编程中，智能指针作为一种重要的内存管理技术，极大简化了资源管理和避免了常见的内存泄漏问题。本文将深入探讨C++11及后续版本中智能指针的内部机制与使用场景。
智能指针是一种封装了裸指针的类模板，通过RAII（Resource Acquisition Is Initialization）技术自动管理资源。C++11标准库引入了三种智能指针：`std::unique_ptr`, `std::shared_ptr`和`std::weak_ptr`。
`std::unique_ptr`是一种独占所有权的智能指针，它确保一个对象在同一时间内只被一个`unique_ptr`拥有。当`unique_ptr`被销毁时，它所指向的对象也会被自动销毁。
#include
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class MyClass {
public:
MyClass() { std::cout << "MyClass Constructor" << std::endl; }
~MyClass() { std::cout << "MyClass Destructor" << std::endl; }
};
int main() {
std::unique_ptr ptr = std::make_unique();
// MyClass Constructor
// 当ptr离开作用域时，MyClass Destructor会被调用
return 0;
}
`std::shared_ptr`是一种共享所有权的智能指针，多个`shared_ptr`可以共享同一个对象。它通过控制块（control block）来管理共享所有权计数，当最后一个`shared_ptr`被销毁或重置时，对象才会被销毁。
#include
#include
class MyClass {
public:
MyClass() { std::cout << "MyClass Constructor" << std::endl; }
~MyClass() { std::cout << "MyClass Destructor" << std::endl; }
};
int main() {
std::shared_ptr ptr1 = std::make_shared();
{
std::shared_ptr ptr2 = ptr1;
// 此时ptr1和ptr2共享同一个对象
}
// ptr2离开作用域，但对象不会被销毁，因为ptr1还在引用它
// 当ptr1也离开作用域时，MyClass Destructor会被调用
return 0;
}
`std::weak_ptr`是一个不拥有对象所有权的智能指针，通常用于解决`shared_ptr`之间的循环引用问题。它不能单独创建，必须从已有的`shared_ptr`或`weak_ptr`对象创建。
#include
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class B; // 前向声明
class A {
public:
std::shared_ptr ptrB;
~A() { std::cout << "A Destructor" << std::endl; }
};
class B {
public:
std::weak_ptr
智能指针通过自动管理内存和资源，有效避免了手动管理内存所带来的内存泄漏和悬挂指针问题。C++11及后续版本中的智能指针，如`std::unique_ptr`、`std::shared_ptr`和`std::weak_ptr`，为开发者提供了强大的内存管理工具。通过合理使用这些智能指针，可以写出更加健壮和可维护的C++代码。