打造属于你的C++智能指针，零基础手把手带你实现！

后端

2023-12-01 03:31:52

前言

在当今飞速发展的互联网时代，软件的复杂度和规模不断攀升，内存管理在编程中尤为重要。C++作为一门强大的编程语言，提供了许多特性来辅助内存管理，其中智能指针就是最常用的工具之一。

在本文中，我们将深入浅出地讲解C++智能指针，并通过示例代码演示其使用方式。此外，我们还将亲手实现一个属于自己的智能指针类，以巩固对智能指针的理解。

智能指针简介

智能指针是一种C++中的特殊指针，它可以自动管理所指向的内存，释放开发者手动管理内存的负担。智能指针的主要优点是：

自动内存管理： 智能指针可以自动释放所指向的内存，无需开发者手动调用delete或free函数。
防止内存泄漏： 智能指针可以防止内存泄漏，因为当智能指针对象超出作用域时，它会自动释放所指向的内存。
提高代码安全性： 智能指针可以提高代码的安全性，因为它们可以防止开发者误用指针，从而导致内存错误。

实现智能指针

现在，我们将从头开始实现一个属于自己的智能指针类。我们将实现两个最常见的智能指针类型：unique_ptr和shared_ptr。

unique_ptr

unique_ptr是一个智能指针，它可以指向一个对象，并且确保该对象只有一个所有者。这意味着，unique_ptr对象只能被一个变量持有，如果另一个变量试图获取对该对象的引用，则会编译错误。

template<typename T>
class unique_ptr {
private:
    T* ptr;

public:
    explicit unique_ptr(T* ptr) : ptr(ptr) {}
    ~unique_ptr() { delete ptr; }
    T* get() { return ptr; }
    T* release() {
        T* oldPtr = ptr;
        ptr = nullptr;
        return oldPtr;
    }
};

shared_ptr

shared_ptr是一个智能指针，它可以指向一个对象，并且允许多个变量同时持有对该对象的引用。这意味着，shared_ptr对象可以被多个变量共享，当最后一个持有该对象的变量超出作用域时，shared_ptr对象会自动释放所指向的内存。

template<typename T>
class shared_ptr {
private:
    T* ptr;
    std::atomic<int> refCount;

public:
    explicit shared_ptr(T* ptr) : ptr(ptr), refCount(1) {}
    ~shared_ptr() {
        if (--refCount == 0) {
            delete ptr;
        }
    }
    T* get() { return ptr; }
    void reset(T* ptr) {
        if (ptr != this->ptr) {
            this->ptr = ptr;
            refCount = 1;
        }
    }
    int use_count() { return refCount; }
};