前言

一般来说，我们想要在堆上开辟内存空间需要使用关键字new，但由于使用new之后我们还是需要进行手动释放，我们却常常忘记delete，或者在不该delete的地方delete了，这就会导致程序出错。
因此C++11推出了智能指针，让程序管理内存，让程序对new出来的内存进行自动释放（在析构智能指针的时候同时delete对象），这样就能避免很多因为粗心产生的bug。

正文

(1) 三种智能指针

这三种智能指针都在头文件memory中：

1. unsigned_ptr：可以有多个指针指向同一个对象，其中包含了一个计数器
2. unique_ptr：独占指向的对象
3. weak_ptr：指向shared_ptr所管理的对象

(2) 智能指针的设计思路

• 智能指针是类模板，在栈上创建智能指针对象
• 将普通指针交给智能指针对象
• 智能指针对象过期时，调用析构函数释放普通指针的内存

（其实还有个auto_ptr，但是在C++17中移除了，这里也就不说了）

(3) unique_ptr

它的意思是独享，也就是一个unique_ptr对象只对一个资源负责，当它析构的时候，指向的对象所分配的内存也随之释放。
因此，它在定义的时候禁用了拷贝构造函数和复制构造函数。

unique_ptr& operator=( const unique_ptr& ) = delete;
constexpr unique_ptr( std::nullptr_t ) noexcept = delete;

但是我们需要注意：指针和智能指针是两种类型！！！因此，我们不能直接使用智能指针接收new出来的对象：

#include<iostream>
#include<memory>int main(){// 正确std::unique_ptr<int> ptr(new int(5));// 正确，C++14的写法std::unique_ptr<int> ptr2 = std::make_ptr<int>(int(5));// 错误，不能直接使用智能指针接收直接new出来的对象std::unique_ptr<int> ptr3 = new int(10);// 错误，拷贝构造函数是已被删除的函数// 在VS中会显示该函数已被删除std::unique_ptr<int> temp_ptr(ptr);
}

它的底层原理其实也很简单：他的内部只有一个指针，这个指针指向的是它初始化时所指定的对象。
这里写一段示例代码：

#include <iostream>
#include <ostream>
#include <memory>class AA{
public:// 利用友元进行运算符重载friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const AA& temp);AA(){this->val = 0;std::cout << "调用了AA的构造函数" << std::endl;}AA(const int&& value){std::cout << "调用了AA的初始化构造函数" << std::endl;this->val = std::move(value); }~AA(){std::cout << "调用了AA的析构函数" << std::endl;}int showVal() const{return this->val;}private:int val;
};// 需要注意ostream是命名空间std的成员
// 并且我上面没有手动使用std::
// 需要注意的点：被const声明的变量只能使用const声明的成员函数
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const AA& temp){os << temp.showVal();return os;}int main(){AA* temp = new AA(100);std::cout << *temp << std::endl;std::unique_ptr<AA> auto_ptr(temp);std::cout << "main函数运行中" << std::endl;
}

通过输出语句的顺序，我们就能够理解它的原理：

调用了AA的初始化构造函数
100
main函数运行中
调用了AA的析构函数

它其实就是在智能指针进行析构的时候，其析构函数中再调用了其所指向对象的析构函，以此来释放所分配的内存。
智能指针重载了输入输出运算符，因此我们可以像使用普通指针一样去使用智能指针。
这里需要注意一个问题：不要用同一个指针（也叫裸指针或者原始指针）去初始化不同的unique_ptr对象。这个原因也很简单，就是重复释放内存的，跟深浅拷贝一样。

unique_ptr的几种初始化方法

这里我就直接给出代码吧：

#include <memory>
using namespace std;
int main(){unique_ptr<int> ptr1(new int(100)); // 分配内存并初始化unique_ptr<int> ptr2 = make_unique<int>(100); // C++14标准int temp = 100;unique_ptr<int> ptr3(temp); // 用已存在的地址初始化
}

获取unique_ptr的地址

在C++20之前，unique_ptr没有重载输出运算符，所以我们不能像使用普通指针那样输出智能指针所指向的地址：

#include <memory>
#include <iostream>
int main(){std::unique_ptr<int> ptr(new int(5));// 错误：unique_ptr不支持输出运算符std::cout << ptr;
}

想要获取其指向的地址，需要使用其成员函数get()：

#include <memory>
#include <iostream>
int main(){std::unique_ptr<int> ptr(new int(5));// 错误：unique_ptr不支持输出运算符std::cout << ptr.get() << std::endl;std::cout << *ptr << std::endl;
}

由于智能指针为了模拟原始指针，而重载了"*“运算符和”->"运算符，因此我们能够像原始指针一样去使用它。

unique_ptr的使用

这里需要重点强调的是unique_ptr作为参数进行函数传递的时候，我们都知道函数传参有两种方式：值传递和引用传递。
前面我们说到：由于unique_ptr是独享的，因此它禁用了拷贝构造函数和复制构造函数，正是因此，unique_ptr在作为参数传递的时候只能使用引用传递：

#include <memory>
#include <iostream>void func(std::unique_ptr<int> ptr){std::cout << ptr.get() << "中，存储的数据是：" << *ptr << std::endl;
}int main(){std::unique_ptr<int> ptr = std::make_unique<int>(100);func(ptr);
}

上面这段函数会报错，正式因为使用的是值传递，只需要将函数传参变为传引用即可：

void func(std::unique_ptr<int>& ptr){}

(4) shared_ptr

std::shared_ptr底层和std::unique_ptr差不多，但它底层增加了一个计数器，用于计算共有多少个shared_ptr共享同一个对象：

#include <memory>
#include <iostream>
int main(){std::shared_ptr<int> ptr = std::make_shared<int>(5);std::cout << "ptr = " << ptr.get() << std::endl;std::cout << "共有" << ptr.use_count() << "个shared_ptr指向" << ptr << std::endl;std::shared_ptr<int> ptr2 = ptr1;std::cout << "共有" << ptr.use_count() << "个shared_ptr指向" << ptr << std::endl;
}

知道了unique_ptr，shared_ptr就很好理解了。
现在我们来看看shared_ptr的常用方法：

• get()：和unique_ptr中的一样，获取指向底部管理着的对象的地址
• use_count()：获取当前shared_ptr中的计数器