C++系列学习

[C++11] std::unique_ptr详解

std::unique_ptr是C++11引入的智能指针。C++11引入了move语义，可以转移对象的所有权。

1. unique_ptr介绍

• unique_ptr不共享其指针。它不能复制到另一个unique_ptr，无法通过值传递到函数，也无法用于需要副本的任何标准模板库算法。只能移动unique_ptr。这意味着，内存资源所有权将转移到另一unique_ptr，并且原始unique_ptr不再拥有此资源。当需要智能指针拥有纯C++对象时，可使用unique_ptr，而当构造unique_ptr时，可使用make_unique函数。
• 下图演示了两个unique_ptr实例之间的所有权转换：
  

2. 创建unique_ptr

• unique_ptr与shared_ptr不同，没有类似make_shared的标准库函数返回一个unique_ptr。要创建一个unique_ptr，需要将其绑定到一个new返回的指针上。

• std::make_unique是C++14才有的特性

  unique_ptr<double> p1; //可以指向一个double的unique_ptr
  unique_ptr<int> p2(new int(42));	//p2指向一个值为42的int
  

• 由于一个unique_ptr拥有它指向的对象，因此unique_ptr不支持普通的拷贝或赋值 *** 作

  unique_ptr<string> p1(new string("hello");
  unique_ptr<string> p2(p1);	//错误：unique_ptr不支持拷贝
  unique_ptr<string> p3;
  p3 = p1;					//错误：unique_ptr不支持赋值
  

• unique_ptr可以进行移动构造和移动赋值 *** 作。如果需要转移所有权，可以使用std::move()函数

  unique_ptr<int> p1(new int(5));
  unique_ptr<int> p2 = std::move(p1);	//转移所有权
  unique_ptr<int> p3(std::move(p2);	//移动构造，转移所有权
  

3. 传递unique_ptr和返回unique_ptr

• 不能拷贝unique_ptr的规则有一个例外：可以拷贝或赋值一个将要被销毁的unique_ptr。此时，执行一种特殊的拷贝（移动拷贝）

  #最常见的例子是从函数返回一个unique_ptr。
  unique_ptr<int> clone(int p)
  {
  	return unique_ptr<int>(new int(p));	//正确：从int*创建一个unique_ptr
  }
  
  #还可以返回一个局部对象的拷贝
  unique_ptr<int> clone(int p)
  {
  	unique_ptr<int> ret(new int(p));
  	//……
  	return ret;
  }
  

4. unique_ptr *** 作

	```
	unique_ptr u1;		// 空unique_ptr,可以指向类型为T的对象。u1会使用delete来释放它的指针。
	unique_ptr u2;	// u2会使用一个类型为D的可调用对象来释放它的指针
	unique_ptr u(d);	// 空unique_ptr，指向类型为T的对象，用类型为D的对象d代替delete;
	u = nulptr;				// 释放u指向的对象，将u置为空
	u.release();			// u放弃对指针的控制权，返回指针，并将u置为空
	u.reset();				// 释放u指向的对象
	u.reset(q);				// 如果提供了内置指针q，令u指向这个对象；否则将u置为空
	u.reset(nullptr);
	```

5. unique_ptr使用场景

1. **为动态申请的资源提供异常安全保证：**当动态申请内存后，可能会由于抛出异常或提前退出而没有指向delete *** 作，解决办法是使用unique_ptr来管理动态内存，只有unique_ptr指针创建成功，其析构函数都会被调用，确保动态资源被释放。

2. 返回函数内动态申请资源的所有权

3. 在容器中保存指针：

   std::vector<unique_ptr<int>> vec;
   unique_ptr<int> p(new int(5));
   vec.push_back(std::move(p));		//使用移动语义
   

4. 管理动态数组

5. 作为auto_ptr的替代

6. 总结

1. unique_ptr独占对象，只有移动语义
2. unique_ptr可以不占有对象，即为空。可以通过nullptr或reset()释放管理对象
3. 标准库早期版本定义了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，不能从函数中返回auto_ptr等，这也是unique_ptr主要的使用场景