C++之智能指针unique_ptr

一、前言

作为智能指针的一种，unique_ptr 指针具有在适当时机自动释放堆内存空间的能力。也是在实践中常用到的指针类型之一。

unique_ptr 独占所指向的对象，同一时刻只能有一个 unique_ptr 指向给定对象(通过禁止拷贝语义, 只有移动语义来实现)，命名空间为 std。

标准库早期版本中定义了 auto_ptr，它具有 unique_ptr 的部分特征，但不是全部，例如不能在容器中保存 auto_ptr，也不能从函数中返回 auto_ptr。

由于 auto_ptr 的种种设计缺陷，我们应该尽量使用 unique_ptr。

二、用法介绍

2.1 头文件包含

#include <memory>

2.2 基本用法

std::unique_ptr<A> up1;
up1.reset(new A(3));
std::unique_ptr<A> up2(new A(4));

A* p = up2.release();
delete p;

std::unique_ptr<A> up3(new A(11));
std::unique_ptr<A> up4 = std::move(up3);
up4 = nullptr;//显式销毁所指对象，同时智能指针变为空指针。与u_s2.reset()等价

2.3 成员函数

• get 获得内部对象的指针，由于已经重载了()方法，因此和直接使用对象是一样的。如 unique_ptr<int> sp(new int(1))；sp 与 sp.get() 是等价的
• release 放弃内部对象的所有权，将内部指针置为空, 返回所内部对象的指针, 此指针需要手动释放
• reset 销毁内部对象并接受新的对象的所有权(如果使用缺省参数的话，也就是没有任何对象的所有权, 此时仅将内部对象释放, 并置为空)
• swap 交换两个 shared_ptr 对象(即交换所拥有的对象)

std::move(up) 所有权转移(通过移动语义)，up 所有权转移后，变成“空指针” (up 的定义为 std::unique_ptr<Ty> up)

// unique_ptr 不支持拷贝和赋值
std::unique_ptr<A> up1(new A(5));
std::unique_ptr<A> up2(up1); // 错误, unique_ptr 不支持拷贝
std::unique_ptr<A> up2 = up1; // 错误, unique_ptr 不支持赋值

尽管 unique_ptr 不支持拷贝和赋值，但我们可以调用 release 或 reset 将指针的所有权从一个(非 const) unique_ptr 转移到另一个

std::unique_ptr<int> up1(new int(1));
std::unique_ptr<int> up2(up1.release());

2.4 作为函数返回值时的用法

如上所述 unique_ptr 不支持拷贝，但可以从函数中返回，甚至返回局部对象。例如下面的代码，编译器知道要返回的对象即将被销毁，因此执行一种特殊的"拷贝"

template <class Ty>
std::unique_ptr<Ty> Clone(const Ty& obj) {
　　return std::unique_ptr<Ty>(new Ty(obj));
}

template <class Ty>
std::unique_ptr<Ty> Clone(const Ty& obj) {
　　std::unique_ptr<Ty> temp = std::unique_ptr<Ty>(new Ty(obj));
　　return temp;
}

2.5 结合数组用法

unique_ptr 支持管理数组，如下代码所示

std::unique_ptr<A[]> ups(new A[10]);
printf("sizeof(ups) = %d\n", sizeof(ups));
for (int i = 0; i < 10; i++) {
　　ups[i] = i;
　　printf("ups[i] = %d\n", ups[i]);
}

2.6 自定义删除器

重载一个 unique_ptr 的删除器会影响到 unique_ptr 类型以及如何构造该类的对象，必须在尖括号中指定删除器类型。然后在创建或 reset 时提供删除器对象。

unique_ptr<T, D> up;

可以使用 decltype 来指明函数指针的类型。

class CConnnect {
    void Disconnect() { PRINT_FUN(); }
};

void Deleter(CConnnect* obj) {
    obj->Disconnect(); // 做其它释放或断开连接等工作
    delete obj; // 删除对象指针
}

std::unique_ptr<CConnnect, decltype(Deleter)*> up(new CConnnect, Deleter);

另一种用法

class Deleter {
public:
    void operator() (CConnnect* obj) {
        PRINT_FUN();
        delete obj;
    }
};

std::unique_ptr<CConnnect, Deleter> up1(new CConnnect);

std::unique_ptr<CConnnect, Deleter> up2(new CConnnect, up1.get_deleter());

（全文完）

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本文作者 ：phillee
发表日期 ：2021年4月22日
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