C++ 浅谈之智能指针 auto_ptr 和 unique_ptr 对比

HELLO，各位同志好，我是阿呆 🙈🙈🙈

这里是 C++ 浅谈系列，收录在专栏 C++ 语言中 😜😜😜

本系列阿呆将记录一些 C++ 语言重要的语法特性 🏃🏃🏃

OK，兄弟们，废话不多直接开冲 🌞🌞🌞

一 🏠 概述

智能指针是什么：

智能指针是⼀个 RAII 类模型，⽤于动态分配内存，其设计思想是将基本类型指针封装为（模板）类对象指针，并在离开作⽤域时调⽤析构函数，使⽤ delete 删除指针所指向的内存空间 🐌🐌🐌

注：RAII 机制是一种对资源申请、释放操作的封装

智能指针主要作用：

1、内存泄露问题： 对于堆申请内存 (malloc | new)，程序员不需再主动释放
2、共享所有权指针释放问题，比如 多线程使用同一个对象时析构问题 🐳🐳🐳

二 🏠 核心

auto_ptr

定义如下，它实现独占式拥有的概念，同⼀时间只能有⼀个智能指针可以指向该对象

template< class T > class auto_ptr;

auto_ptr 在C++11中被摒弃的原因，在查阅资料时发现其众说纷纭 👊👊👊

例 ① 对象所有权的转移，比如在函数传参过程中，对象所有权不会返还，存在潜在内存崩溃问题

//等效 TEST DEMO
auto_ptr a1 = auto_ptr(new string("TEST AUTO PTR"));
auto_ptr a2 = a1;
std::cout << *a1 << std::endl;unique_ptr u1 = unique_ptr(new string("TEST UNIQUE PTR"));
unique_ptr u2 = move(u1);
std::cout << *u1 << std::endl;

很明显对于 auto_ptr 和 unique_ptr 而言，对象所有权都会转移，都存在潜在内存崩溃问题（若调用前未判断空指针） 🐌🐌🐌

例 ② 两个auto_ptr 指针间可以赋值，这就导致指向同一个对象，在delete等操作过程中导致潜在的风险，导致出错

unique_ptr 和 auto_ptr 都是 独占式拥有 概念，auto_ptr 赋值运算符等效于调用 reset(r.release()) ，实际上也是把智能指针 所有权转移，原智能指针被 release 之后已经变成 nullptr，所以不存在 导致指向同一个对象 情况 🐳🐳🐳

因此 auto_ptr 在C++11中被摒弃的原因，除了一些 unique_ptr 的新特性（下文讨论），因为 auto_ptr 实现方式不符合 C++ 严格语法规范（赋值运算符作用于所有权转移）

auto_ptr 采用 Copy 语义，期望实现 Move 语义有三大问题 😖😖😖

1、auto_ptr 采用拷贝构造和拷贝赋值构造去实现 Move 语义，若将 auto_ptr 采用值传递作为函数的参数，当函数执行结束时会导致资源被释放，若之后代码再次访问此 auto_ptr 则会是 nullptr

2、由于 auto_ptr 总是使用 non-array delete，所以它不能用于管理 array 类动态内存

3、auto_ptr 不能和 STL 容器和算法配合工作，因为 STL 中的 Copy 真的是 Copy，而不是 Move

所以在 C++ 11 引入了移动（move）概念，使用 unique_ptr 替代了 auto_ptr ，从根本上解决了上述语法规范问题

unique_ptr

对于 unique_ptr ，实现独占式拥有概念，同⼀时间只能有⼀个智能指针可以指向该对象，无法进行拷贝构造和拷贝赋值，但是可以进行移动构造和移动赋值

准库中的实现和《Move constructors 和 Move assignment constructors简介》中的AutoPtr4十分相似，代码如下 👇👇👇👇

template
struct AutoPtr4
{AutoPtr4(T* ptr = nullptr): ptr(ptr){}~AutoPtr4(){if(this->ptr != nullptr){delete this->ptr;this->ptr = nullptr;}}AutoPtr4(const AutoPtr4& ptr4) = delete; // disable copyingAutoPtr4(AutoPtr4&& ptr4) noexcept // move constructor: ptr(ptr4){ptr4.ptr = nullptr;}AutoPtr4& operator=(const AutoPtr4& ptr4) = delete; // disable copy assignmentAutoPtr4& operator=(AutoPtr4&& ptr4) noexcept // move assignment{if(this == &ptr4){return *this;}delete this->ptr;this->ptr = ptr4.ptr;ptr4.ptr = nullptr;return *this;}T& operator*() const{return *this->ptr;}T* operator->() const{return this->ptr;}bool isNull() const{return this->ptr == nullptr;}private:T* ptr;
};

可以看到，unique_ptr禁用了拷贝构造和拷贝赋值构造，仅仅实现了移动构造和移动赋值构造，这也就使得它是独占式的

unique_ptr 新特性 🌸🌸🌸

① unique_ptr指针可放在容器类内使用，auto_ptr不行

vector > a{new int 0, new int 1} ;

② 管理动态数组

unique_ptr p (new int[3]{1,2,3});  
p[0] = 0; // 重载了operator[]

三 🏠 结语

身处于这个浮躁的社会，却有耐心看到这里，你一定是个很厉害的人吧 👍👍👍

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