智能指针（Smart Pointers）

定义

智能指针（Smart Pointers）是C++中的一种高级特性，它提供了一种自动管理动态分配内存的机制。通过智能指针，开发者可以避免手动管理内存所带来的问题，如内存泄漏和悬挂指针等。智能指针的主要目的是确保当对象不再需要时，其内存能够被自动释放。

C++标准库提供了几种智能指针类型，包括std::unique_ptr、std::shared_ptr、std::weak_ptr和std::auto_ptr（注意，std::auto_ptr在C++11中已被弃用，并在C++17中被移除）。

示例

std::unique_ptr

std::unique_ptr是一个独占所有权的智能指针。它拥有它所指向的对象，并且该对象在同一时间只能被一个unique_ptr拥有。当unique_ptr被销毁（例如离开其作用域）时，它所指向的对象也会被自动删除。

#include <memory>  void foo() {  std::unique_ptr<int> ptr(new int(42)); // 分配内存  // 使用 ptr...  // 当 ptr 离开作用域时，它所指向的内存会被自动释放  
}

std::shared_ptr

std::shared_ptr允许多个智能指针共享同一个对象的所有权。内部使用引用计数来追踪共享对象的所有权。当最后一个shared_ptr被销毁时，它所指向的对象才会被删除。

#include <memory>  void bar() {  std::shared_ptr<int> sptr1(new int(42)); // 分配内存  std::shared_ptr<int> sptr2 = sptr1; // 复制构造，增加引用计数  // 当 sptr1 和 sptr2 都离开作用域时，内存才会被释放  
}

std::weak_ptr

std::weak_ptr是一种不控制对象生命周期的智能指针，它指向一个由shared_ptr管理的对象。weak_ptr用于解决shared_ptr之间的循环引用问题。

#include <memory>  struct A;  
struct B;  struct A {  std::shared_ptr<B> b;  ~A() {}  
};  struct B {  std::weak_ptr<A> a;  ~B() {}  
};  void baz() {  std::shared_ptr<A> a = std::make_shared<A>();  std::shared_ptr<B> b = std::make_shared<B>();  a->b = b;  b->a = a;  // 当 a 和 b 离开作用域时，内存会被正确释放，即使存在循环引用  
}

std::auto_ptr（已弃用）

std::auto_ptr是一个早期的智能指针实现，它在C++98中被引入，但在C++11中被标记为弃用，并在C++17中被移除。auto_ptr有一个所有权转移语义，这意味着当auto_ptr被复制时，所有权会从源auto_ptr转移到目标auto_ptr，源auto_ptr会失去所有权并变为空。由于这个所有权转移语义，auto_ptr在使用上容易导致混淆和错误，因此被unique_ptr和shared_ptr所取代。