智能指针unique_ptr
转自:https://www.cnblogs.com/DswCnblog/p/5628195.html
成员函数
(1) 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
(2) 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
(3) 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)
(4) 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
虽然 unique_ptr 不支持拷贝和赋值, 但是我们可以调用 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());
虽然 unique_ptr 不支持拷贝, 但是可以从函数中返回, 甚至返回局部对象. 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; }
unique_ptr 不共享它的指针。它无法复制到其他 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 (STL) 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。我们建议你将对象限制为由一个所有者所有,因为多个所有权会使程序逻辑变得复杂。因此,当需要智能指针用于纯 C++ 对象时,可使用 unique_ptr,而当构造 unique_ptr 时,可使用make_unique Helper 函数。
std::unique_ptr实现了独享所有权的语义。一个非空的std::unique_ptr总是拥有它所指向的资源。转移一个std::unique_ptr将会把所有权也从源指针转移给目标指针(源指针被置空)。拷贝一个std::unique_ptr将不被允许,因为如果你拷贝一个std::unique_ptr,那么拷贝结束后,这两个std::unique_ptr都会指向相同的资源,它们都认为自己拥有这块资源(所以都会企图释放)。因此std::unique_ptr是一个仅能移动(move_only)的类型。当指针析构时,它所拥有的资源也被销毁。默认情况下,资源的析构是伴随着调用std::unique_ptr内部的原始指针的delete操作的。
下图演示了两个 unique_ptr 实例之间的所有权转换。
1、如何创建unique_ptr
unique_ptr不像shared_ptr一样拥有标准库函数make_shared来创建一个shared_ptr实例。要想创建一个unique_ptr,我们需要将一个new 操作符返回的指针传递给unique_ptr的构造函数。
示例:

- int main()
- {
- // 创建一个unique_ptr实例
- unique_ptr<int> pInt(new int(5));
- cout << *pInt;
- }

2、无法进行复制构造和赋值操作
unique_ptr没有copy构造函数,不支持普通的拷贝和赋值操作。

- int main()
- {
- // 创建一个unique_ptr实例
- unique_ptr<int> pInt(new int(5));
- unique_ptr<int> pInt2(pInt); // 报错
- unique_ptr<int> pInt3 = pInt; // 报错
- }

3、可以进行移动构造和移动赋值操作
unique_ptr虽然没有支持普通的拷贝和赋值操作,但却提供了一种移动机制来将指针的所有权从一个unique_ptr转移给另一个unique_ptr。如果需要转移所有权,可以使用std::move()函数。
示例:

- int main()
- {
- unique_ptr<int> pInt(new int(5));
- unique_ptr<int> pInt2 = std::move(pInt); // 转移所有权
- //cout << *pInt << endl; // 出错,pInt为空
- cout << *pInt2 << endl;
- unique_ptr<int> pInt3(std::move(pInt2));
- }

4、可以返回unique_ptr
unique_ptr不支持拷贝操作,但却有一个例外:可以从函数中返回一个unique_ptr。
示例:

- unique_ptr<int> clone(int p)
- {
- unique_ptr<int> pInt(new int(p));
- return pInt; // 返回unique_ptr
- }
- int main() {
- int p = 5;
- unique_ptr<int> ret = clone(p);
- cout << *ret << endl;
- }


- 使用举例:
- {
- //创建一个指向int的空指针
- std::unique_ptr<int> fPtr1;
- std::unique_ptr<int> fPtr2(new int(4));
- auto fPtr3 = std::make_unique<int>();
- //fPtr2释放指向对象的所有权,并且被置为nullptr
- std::cout << "fPtr2 release before:" << fPtr2.get() << std::endl;
- int *pF = fPtr2.release();
- std::cout << "fPtr2 release before:" << fPtr2.get() << " and pF value:" << *pF << std::endl;
- //所有权转移,转移后fPtr3变为空指针
- std::cout << "move before fPtr1 address:" << fPtr1.get() << " fPtr3 address:" << fPtr3.get() << std::endl;
- fPtr1 = std::move(fPtr3);
- std::cout << "move after fPtr1 address:" << fPtr1.get() << " fPtr3 address:" << fPtr3.get() << std::endl;
- std::cout << "move before fPtr1 address:" << fPtr1.get() << std::endl;
- fPtr1.reset();
- std::cout << "move after fPtr1 address:" << fPtr1.get() << std::endl;
- }
- 输出:
- fPtr2 release before:00EFB120
- fPtr2 release before:00000000 and pF value:4
- move before fPtr1 address:00000000 fPtr3 address:00EFEC60
- move after fPtr1 address:00EFEC60 fPtr3 address:00000000
- move before fPtr1 address:00EFEC60
- move after fPtr1 address:

unique_ptr使用场景
1、为动态申请的资源提供异常安全保证
我们先来看看下面这一段代码:

- void Func()
- {
- int *p = new int(5);
- // ...(可能会抛出异常)
- delete p;
- }

这是我们传统的写法:当我们动态申请内存后,有可能我们接下来的代码由于抛出异常或者提前退出(if语句)而没有执行delete操作。
解决的方法是使用unique_ptr来管理动态内存,只要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。

- void Func()
- {
- unique_ptr<int> p(new int(5));
- // ...(可能会抛出异常)
- }

2、返回函数内动态申请资源的所有权

- unique_ptr<int> Func(int p)
- {
- unique_ptr<int> pInt(new int(p));
- return pInt; // 返回unique_ptr
- }
- int main() {
- int p = 5;
- unique_ptr<int> ret = Func(p);
- cout << *ret << endl;
- // 函数结束后,自动释放资源
- }

3、在容器中保存指针

- int main()
- {
- 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
标准库提供了一个可以管理动态数组的unique_ptr版本。
- int main()
- {
- unique_ptr<int[]> p(new int[5] {1, 2, 3, 4, 5});
- p[0] = 0; // 重载了operator[]
- }
5、作为auto_ptr的替代品
创建与释放举例

- #include <iostream>
- #include <memory>
- #include <stdlib.h>
- struct Foo
- {
- Foo() { std::cout << "Foo::Foo\n"; }
- ~Foo() { std::cout << "Foo::~Foo\n"; }
- void bar() { std::cout << "Foo::bar\n"; }
- };
- void f(const Foo &)
- {
- std::cout << "f(const Foo&)\n";
- }
- struct D
- {
- void operator()(Foo* foo)
- {
- std::cout << "D operator()" << std::endl;
- delete foo;
- }
- };
- void TestAutoDestroy()
- {
- //1. 普通的new对象.
- std::cout << "TestDestroy...................." << std::endl;
- {
- std::unique_ptr<Foo> p1(new Foo);
- }
- //2. 普通的new[]对象.
- {
- std::unique_ptr<Foo[]> p2(new Foo[4]);
- }
- //3. 自定义的deleter.
- {
- std::unique_ptr<Foo, D> p3(new Foo);
- }
- }
- void TestOwner()
- {
- std::cout << "TestOwner...................." << std::endl;
- //1. new object.
- std::unique_ptr<Foo> p1(new Foo); // p1 owns Foo
- if (p1) p1->bar();
- {
- std::unique_ptr<Foo> p2(std::move(p1)); // now p2 owns Foo
- f(*p2);
- p1 = std::move(p2); // ownership returns to p1
- p2->bar();
- std::cout << "destroying p2...\n";
- }
- p1->bar();
- }
- void TestArrayOwner()
- {
- std::cout << "TestArrayOwner...................." << std::endl;
- //1. new[] object.
- std::unique_ptr<Foo[]> p1(new Foo[4]); // p1 owns Foo
- if (p1) p1[0].bar();
- {
- std::unique_ptr<Foo[]> p2(std::move(p1)); // now p2 owns Foo
- f(p2[0]);
- p1 = std::move(p2); // ownership returns to p1
- p2[0].bar();
- std::cout << "destroying p2...\n";
- }
- p1[0].bar();
- }
- int main()
- {
- TestAutoDestroy();
- TestOwner();
- TestArrayOwner();
- }
输出:
- TestDestroy....................
- Foo::Foo
- Foo::~Foo
- Foo::Foo
- Foo::Foo
- Foo::Foo
- Foo::Foo
- Foo::~Foo
- Foo::~Foo
- Foo::~Foo
- Foo::~Foo
- Foo::Foo
- D operator()
- Foo::~Foo
- TestOwner....................
- Foo::Foo
- Foo::bar
- f(const Foo&)
- Foo::bar
- destroying p2...
- Foo::bar
- Foo::~Foo
- TestArrayOwner....................
- Foo::Foo
- Foo::Foo
- Foo::Foo
- Foo::Foo
- Foo::bar
- f(const Foo&)
- Foo::bar
- destroying p2...
- Foo::bar
- Foo::~Foo
- Foo::~Foo
- Foo::~Foo
- Foo::~Foo

一下原文:https://www.cnblogs.com/wangkeqin/p/9383658.html
一个unique_ptr"拥有“他所指向的对象。与shared_ptr不同,某个时刻只能有一个unique_ptr指向一个给定的对象。当unique_ptr被销毁时,它所指向的对象也被销毁。uniptr_ptr表达的是一种独占的思想。
初始化

- #include <iostream>
- #include <memory>
- using namespace std;
- //常规操作
- int main(int argc, char *argv[])
- {
- unique_ptr<double> p1; //!可指向一个double的unique_ptr
- unique_ptr<int> p2(new int(56)); //!p2指向了一个值为42的int
- unique_ptr<string> pstr(new string("strtest"));
- // unique_ptr<string> pstrCopy(pstr); //!error: 不支持对象的拷贝
- unique_ptr<string> pstrAssin;
- // pstrAssin = pstr //!error: uniptr不支持赋值
- return 0;
- }

unique_ptr一般操作
关于unique_ptr还支持哪些操作,在前面的博文中我也做了总结,请参考该篇文章中图表:https://www.cnblogs.com/wangkeqin/p/9351191.html
unique_ptr所有权转移
虽然我们不能拷贝赋值unique_ptr,但是可以通过调用release或者set将指针的所有权从一个(非const)unique_ptr转移给一个unique:

- #include <iostream>
- #include <memory>
- using namespace std;
- class TEST
- {
- public:
- TEST(const string & name)
- :_name(name)
- {cout<<"TEST:"<<_name<<endl;}
- TEST(const TEST & another)
- { _name = another._name;
- cout<<another._name<<" copyStruct "<<_name<<endl;}
- TEST & operator =(const TEST & another){
- if(&another==this)
- return *this;
- this->_name=another._name;
- cout<<another._name<<" copyAssin to "<<_name<<endl;
- }
- ~TEST(){cout<<"~TEST:"<<_name<<endl;}
- //private:
- string _name;
- };
- //其他操作
- int main()
- {
- unique_ptr<TEST> p1(new TEST("case_1"));
- unique_ptr<TEST> p2(p1.release()); //!将所有权从p1转移到p2,p1现在指向NULL。
- cout<<"++++++++++++++++++++++++"<<endl;
- unique_ptr<TEST> p3(new TEST("case_2"));
- p2.reset(p3.release()); //!p2释放了原来指向的内存,接受了p3指向的内存。
- getchar();
- }

传递unique_ptr参数和返回unique_ptr
不能拷贝unique_ptr的规则有一个例外:我们可以拷贝或者赋值一个将要被销毁的unique_ptr。其本质就是调用了移动拷贝和移动赋值;最常见的例子是从函数返回一个unique_ptr:

- #include <iostream>
- #include <memory>
- using namespace std;
- class TEST
- {
- public:
- TEST(const string & name)
- :_name(name)
- {cout<<"TEST:"<<_name<<endl;}
- TEST(const TEST & another)
- { _name = another._name;
- cout<<another._name<<" copyStruct "<<_name<<endl;}
- TEST & operator =(const TEST & another){
- if(&another==this)
- return *this;
- this->_name=another._name;
- cout<<another._name<<" copyAssin to "<<_name<<endl;
- }
- ~TEST(){cout<<"~TEST:"<<_name<<endl;}
- //private:
- string _name;
- };
- //!例外:
- //①返回一个即将被销毁的uniptr
- unique_ptr<TEST> retDying(string param)
- {
- return unique_ptr<TEST>(new TEST(param));
- }
- //②返回一个局部对象;
- unique_ptr<TEST> retTemp(string param)
- {
- unique_ptr<TEST> pTemp(new TEST(param));
- return pTemp;
- }
- int main()
- {
- unique_ptr<TEST>ret1 = retDying("dying");
- cout<<(*ret1)._name<<endl;
- unique_ptr<TEST>ret2 = retTemp("temp");
- cout<<(*ret2)._name<<endl;
- getchar();
- }

向后兼容:auto_ptr
标准库较早的版本包含了一个名为auto_ptr的类,它具有unique_ptr的部分特性,但不是全部。特别时我们在容器中保存auto_ptr,也不能从函数中返回auto_ptr。虽然auto_ptr仍然是标准库的一部分,但是编写程序时应该使用unique_ptr。
向unique_ptr传递删除器
类似于shared_ptr,unique_ptr默认情况下也是使用delete释放它指向的对象。与shared_ptr一样,我们可以重载一个unique_ptr中默认的删除器。但是unique_ptr管理删除器的方式与shared_ptr不同,其原因我们将在后面继续补充。
重载一个unique_ptr中的删除器会影响到unique_ptr类型如何构造(或reset)该类型的对象。与重载关联器的比较操作类似。我们必须在尖括号中unique_ptr指向类型之后提供删除器类型。在创建或者reset一个这种unique_ptr这种类型的对象时,必须提供一个指定类型的可调用对象:

- #include <stdio.h>
- #include <memory>
- using namespace std;
- void closePf(FILE * pf)
- {
- cout<<"----close pf after works!----"<<endl;
- fclose(pf);
- cout<<"*****end working****"<<endl;
- }
- int main()
- {
- // FILE * fp2 = fopen("bin2.txt", "w");
- // if(!pf)
- // return -1;
- // char *buf = "abcdefg";
- // fwrite(buf, 8, 1, fp2);
- // fclose(fp2);
- //______________________________________
- // shared_ptr<FILE> pf(fopen("bin2.txt", "w"),closePf);
- // cout<<"*****start working****"<<endl;
- // if(!pf)
- // return -1;
- // char *buf = "abcdefg";
- // fwrite(buf, 8, 1, pf.get()); //!确保fwrite不会删除指针的情况下,可以将shared_ptr内置指针取出来。
- // cout<<"----write int file!-----"<<endl;
- unique_ptr<FILE,decltype(closePf)*> pf(fopen("bin2.txt", "w"),closePf); //!使用了decltype类型推断
- cout<<"*****start working****"<<endl;
- if(!pf)
- return -1;
- char *buf = "abcdefg";
- fwrite(buf, 8, 1, pf.get()); //!确保fwrite不会删除指针的情况下,可以将unique_ptr内置指针取出来。
- cout<<"----write int file!-----"<<endl;
- return 0;
- }

使用unique_ptr管理动态数组
标准库提供了一个可以管理new分配动态数组的unique_ptr版本。为了用用一个unique_ptr管理动态数组,我们必须在对象类型后面跟一对空方括号;如此,在unique对象销毁的时候,也可以自动调用delete[ ]而非delete来完成内存的释放。

- #include <iostream>
- #include <memory>
- using namespace std;
- class ArrTest
- {
- public:
- ArrTest(){
- static int i = 0;
- _i = i;
- cout<<" ArrTest()"<<":"<<i++<<endl;
- }
- ~ArrTest(){
- static int i = 0;
- cout<<"~ ArrTest()"<<":"<<i++<<endl;
- }
- int _i;
- };
- int main()
- {
- unique_ptr<ArrTest[]> p(new ArrTest[10]);
- cout<<p[4]._i<<endl; //!获取某个元素值,警告:不要使用越界的下标,unique_ptr也是不检查越界的。
- p.reset();
- return 0;
- }

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