Back to Basics: Smart Pointers

• 语言: 英语
• 格式: .pdf
• 来源: github.com/CppCon

摘要

文档介绍了C++中的智能指针，包括std::unique_ptr、std::shared_ptr和std::weak_ptr。这些智能指针根据RAII.idiom自动管理资源的生命周期，支持引用计数，解决了独占所有权和共享所有权的问题，并用于打破环形引用。文档还讨论了智能指针的性能和并发性，以及它们在函数参数和返回值中的使用。

AI总结

中文总结：

本文档主要介绍了C++中的智能指针（Smart Pointers），其核心内容如下：

1. **智能指针概述**
- 智能指针自动管理资源的生命周期，遵循RAII（Resource Acquisition Is Initialization）模式。
- 支持引用计数，实现内存自动管理，是C++语言对垃圾回收的解决方案。
- 资源在智能指针出作用域时自动释放。
- 共有四种版本，分别是`std::auto_ptr`（C++98）、`std::unique_ptr`（C++11）、`std::shared_ptr`（C++11）和`std::weak_ptr`（C++11）。

2. **智能指针种类与特点**
- **`std::unique_ptr`**
- 独占式所有权，资源只属于一个`unique_ptr`。
- 不支持复制语义，但可以移动。
- 无空间和时间开销，类似于裸指针。
- 支持自定义删除器和数组形式。
- **`std::shared_ptr`**
- 共享式所有权，多个`shared_ptr`可以共享同一资源。
- 通过引用计数管理资源，当引用计数为0时自动释放资源。
- **`std::weak_ptr`**
- 用于“借用”资源，帮助打破循环引用，不影响引用计数。

3. **性能与应用场景**
- 智能指针在性能上与裸指针相当。
- 适用于并发环境，支持`std::atomic`操作。
- 在函数参数和返回值中，优先使用独占式或共享式所有权传递资源。

4. **智能指针对比**
- `std::auto_ptr`已弃用，建议使用`std::unique_ptr`替代。
- `std::unique_ptr`适合独占式管理，`std::shared_ptr`适合共享式管理，`std::weak_ptr`用于避免循环引用。

总结：智能指针通过自动内存管理，简化了资源的使用和释放，避免了手动内存管理的复杂性和潜在错误。