智能指针unique_ptr<>创建的过程

智能指针unique_ptr<>创建的过程

两种初始化方式的比较

std::unique_ptr 可以通过两种方式进行初始化：直接构造或者使用 std::make_unique()。它们之间的区别如下：

直接构造 std::unique_ptr：

你可以通过直接构造来创建一个 unique_ptr，如下：

std::unique_ptr<int> ptr(new int(42));

• 优点：
  • 你可以在构造时精确控制对象的构造方式，比如分配自定义的内存管理器。
• 缺点：
  • 这种方式需要手动调用 new，可能会导致意外的内存泄漏。如果 new 分配成功但在接下来分配 std::unique_ptr 之前抛出异常，内存可能会泄漏。
  • 手动调用 new 是一种旧的习惯用法，不符合现代 C++ 的推荐实践。

使用 std::make_unique()：

从 C++14 开始，标准库引入了 std::make_unique()，这是现代 C++ 推荐的创建 unique_ptr 的方式：

auto ptr = std::make_unique<int>(42);

• 优点：
  • 安全性：make_unique 更加安全，因为它在单一表达式中创建对象并将其所有权交给 unique_ptr，不会出现手动调用 new 时的内存泄漏问题。
  • 简洁性：代码更简洁，不需要显式调用 new，减少手动管理内存的风险。
  • 异常安全性：在 make_unique 内部，内存分配和 unique_ptr 的创建是原子操作。如果在创建过程中发生异常，内存会被自动清理，避免了内存泄漏。
• 缺点：
  • 在需要自定义的删除器或内存管理策略时，make_unique 不如直接使用 unique_ptr 构造函数灵活。

第一种方式的内部细节

1. 调用 new int(42)：

   • new int(42) 会在堆上分配一个 int 对象，并初始化其值为 42。这一步返回一个 原生指针，指向堆上的新对象。
   • 假设这个原生指针为 p_raw，此时 p_raw 是一个指向整数的裸指针。
    

   int* p_raw = new int(42); // p_raw 是一个原生指针，指向堆上的整数对象

   第一步的结果：

   • 产生了一个原生指针 p_raw，它指向堆上分配的 int(42) 对象。

2. 创建 std::unique_ptr<int> ptr：

   • 接下来，std::unique_ptr<int> 的构造函数被调用，接受该原生指针作为参数，并将其托管给 unique_ptr。
   • std::unique_ptr 接管了该原生指针的所有权，此时 原生指针 已经不再被使用，所有权转移到了 std::unique_ptr 上。
    

   std::unique_ptr<int> ptr(p_raw); // ptr 接管了 p_raw 的所有权

   第二步的结果：

   • std::unique_ptr 接管了该指针的所有权，并在其生命周期内管理这个堆上的 int 对象。该指针变成了 unique_ptr 内部持有的指针。

3. 销毁原生指针：

   • 在执行完 std::unique_ptr<int> ptr(new int(42)); 这行代码后，堆上对象的所有权只归 unique_ptr，裸指针 p_raw 不再存在（除非你显式声明了它）。

过程总结：

• 两个指针：

  • 第一步：当调用 new int(42) 时，产生了一个 原生指针，它指向新分配的 int 对象。
  • 第二步：std::unique_ptr 的构造函数接受这个原生指针，并接管其所有权，之后该原生指针不再使用。

• 最终结果：

  • 最终，只有一个指针（即 std::unique_ptr 内部持有的指针）管理这个堆上的对象。原生指针在 unique_ptr 接管后不再需要使用。