一. 智能指针的核心：RAII 设计思想

1.1 为什么需要智能指针？

手动管理内存的致命问题：异常导致资源泄漏。例如下面的代码，Divide抛出异常后，array1和array2的delete语句无法执行，造成内存泄漏：

double Divide(int a, int b)
{
	// 当b == 0时抛出异常
	if (b == 0)
	{
		throw "Divide by zero condition!";
	}
	else
	{
		return (double)a / (double)b;
	}
}
void Func()
{
	// 这⾥可以看到如果发⽣除0错误抛出异常，另外下⾯的array和array2没有得到释放。
	// 所以这⾥捕获异常后并不处理异常，异常还是交给外⾯处理，这⾥捕获了再重新抛出去。
	// 但是如果array2new的时候抛异常呢，就还需要套⼀层捕获释放逻辑，这⾥更好解决⽅案
	// 是智能指针，否则代码太戳了
	int* array1 = new int[10];
	int* array2 = new int[10]; // 抛异常呢
	try
	{
		int len, time;
		cin >> len >> time;
		cout << Divide(len, time) << endl;
	}
	catch (...)
	{
		cout << "delete []" << array1 << endl;
		cout << "delete []" << array2 << endl;
		delete[] array1;
		delete[] array2;
		throw; // 异常重新抛出，捕获到什么抛出什么
	}
	// ...
	cout << "delete []" << array1 << endl;
	delete[] array1;
	cout << "delete []" << array2 << endl;
	delete[] array2;
}
int main()
{
	try
	{
		Func();
	}
	catch (const char* errmsg)
	{
		cout << errmsg << endl;
	}
	catch (const exception& e)
	{
		cout << e.what() << endl;
	}
	catch (...)
	{
		cout << "未知异常" << endl;
	}
	return 0;
}

1.2 RAII：智能指针的设计灵魂

  • RAII（Resource Acquisition Is Initialization）即 “资源获取即初始化”，它是一种管理资源的类的设计思想，本质是一种利用对象生命周期来管理获取到的动态资源，避免资源泄露。这里的资源可以是内存、文件指针、网络连接、互斥锁等等。RAII 在获取资源时把资源委托给一个对象，接着控制对资源的访问，资源在对象的生命周期内始终保持有效，最后在对象析构的时候释放资源，这样保障了资源的正常释放，避免资源泄露问题。
  • 智能指针类除了满足 RAII 的设计思路，还要方便资源的访问，所以智能指针类还会像迭代器类一样，重载 operator* / operator-> / operator[] 等运算符，方便访问资源。

RAII 核心思想：

  • 资源（内存、文件句柄、锁）在对象构造时获取；
  • 资源在对象析构时自动释放（无论正常执行还是异常退出，对象生命周期结束都会调用析构）；
  • 智能指针本质是封装了指针的类，重载 *、-> 等运算符，模拟指针行为，同时通过 RAII 管理资源。

简易智能指针实现（理解原理）：

template<class T>
class SmartPtr
{
public:
	// 构造时获取资源（RAII）
	SmartPtr(T* ptr)
		:_ptr(ptr)
	{}
	
	// 析构时自动释放资源
	~SmartPtr()
	{
		cout << "delete []:" << _ptr << endl;
		delete[] _ptr;
	}

	T& operator*()
	{
		return *_ptr;
	}

	T* operator->()
	{
		return _ptr;
	}

	T& operator[](size_t i)
	{
		return _ptr[i];
	}
private:
	T* _ptr;
};

//int main()
//{
//	SmartPtr<int> sp1 = new int[5] {1, 2, 3, 4, 5};
//	*sp1 += 1;
//	sp1[2] += 1;
//
//	SmartPtr<pair<int, int>> sp2 = new pair<int, int>[2];
//	sp2->first = 1;
//	sp2->second = 1;
//
//	return 0;
//}

使用后，即使抛出异常，SmartPtr对象析构时也会自动释放资源，代码简洁且安全：

double Divide(int a, int b)
{
	// 当 b == 0 时抛异常
	if (b == 0)
	{
		throw "Divide by zero condition!";
	}
	else
	{
		return (double)a / (double)b;
	}
}

void Func()
{
	SmartPtr<int> sp1 = new int[10];
	SmartPtr<int> sp2 = new int[10];

	int len, time;
	cin >> len >> time;
	cout << Divide(len, time) << endl;
}

int main()
{
	try
	{
		Func();
	}
	catch (const char* errmsg)
	{
		cout << errmsg << endl;
	}
	catch (const exception& e)
	{
		cout << e.what() << endl;
	}
	catch (...)
	{
		cout << "未知异常" << endl;
	}

	return 0;
}

二. C++ 标准库智能指针：用法与场景

C++11 及后续标准提供了 3 种核心智能指针（均在<memory>头文件中），各自针对不同场景设计，先简单介绍一下，后面逐一详解。

核心智能指针简介

  • auto_ptr：是 C++98 时设计出来的智能指针，特点是拷贝时把拷贝对象的资源的管理权转移给拷贝对象，这是一个非常糟糕的设计，因为它会导致被拷贝对象悬空、访问报错的问题。C++11 设计出新的智能指针后，强烈建议不要使用 auto_ptr，实际上在 C++11 出来之前很多公司也是明令禁止使用这个智能指针的。
  • unique_ptr：是 C++11 设计出来的智能指针，名字翻译为 “唯一指针”。特点是不支持拷贝，只支持移动。如果不需要拷贝的场景就非常建议使用它。
  • shared_ptr：是 C++11 设计出来的智能指针，名字翻译为 “共享指针”。特点是支持拷贝，也支持移动。如果需要拷贝的场景就需要使用它，底层是用引用计数的方式实现的。
  • weak_ptr：是 C++11 设计出来的智能指针，名字翻译为 “弱指针”。它完全不同于上面的智能指针，不支持 RAII，也就意味着不能用它直接管理资源。weak_ptr 的产生本质是解决 shared_ptr 的一个循环引用导致内存泄漏的问题。

补充知识点

  1. 删除器与数组特化智能指针析构时默认是进行 delete 释放资源，这也就意味着如果不是 new 出来的资源，交给智能指针管理，析构时就会崩溃。智能指针支持在构造时给一个删除器，所谓删除器本质就是一个可调用对象，这个可调用对象中实现你想要的释放资源的方式。当构造智能指针时，给了定制的删除器，在智能指针析构时就会调用删除器去释放资源。因为 new[] 经常使用，所以为了简洁一点，unique_ptr 和 shared_ptr 都特化了一份 [] 的版本，使用时 unique_ptr<Date[]> up1(new Date[5]); / shared_ptr<Date[]> sp1(new Date[5]); 就可以管理 new[] 的资源。

  2. make_shared 构造方式

    template <class T, class... Args> shared_ptr<T> make_shared(Args&&... args);

    shared_ptr 除了支持用指向资源的指针构造，还支持 make_shared 用初始化资源对象的值直接构造。

  3. operator bool 类型转换shared_ptr 和 unique_ptr 都支持 operator bool 的类型转换，如果智能指针对象是一个空对象没有管理资源，则返回 false，否则返回 true，意味着我们可以直接把智能指针对象给 if 判断是否为空。

  4. explicit 构造函数shared_ptr 和 unique_ptr 的构造函数都使用 explicit 修饰，防止普通指针隐式类型转换成智能指针对象。

智能指针 核心特性 适用场景 效率 注意事项
unique_ptr 独占资源，不支持拷贝 局部变量、函数返回值、容器元素 最高 移动后原对象悬空
shared_ptr 共享资源，支持拷贝 多对象共享资源、多线程共享数据 中等 避免循环引用（用 weak_ptr 解决）
weak_ptr 弱引用，不管理资源 解决 shared_ptr 循环引用、观察资源 高 需 lock() 获取 shared_ptr 才能访问资源 

#include<memory>
class A
{
public:
	A(int a1 = 1, int a2 = 1)
		:_a1(a1)
		, _a2(a2)
	{
		cout << "A()" << endl;
	}

	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}

	int _a1 = 1;
	int _a2 = 1;
};


int main()
{
	// 拷贝对象存在问题
	SmartPtr<int> sp1 = new int[10];
	SmartPtr<int> sp2(sp1);

	auto_ptr<A> ap1(new A);
	ap1->_a1++;

	// 管理全转移,ap1悬空
	auto_ptr<A> ap2(ap1);
	// ap1->_a1++; // 这个时候就报错了
	ap2->_a1++;

	unique_ptr<A> up1(new A);
	// 不允许拷贝
	// unique_ptr<A> up2(up1);
	// unique_ptr<A> up2(move(up1)); // 可以移动
	up1->_a1++;

	up1.release();

	// if(up1)
	if (up1.operator bool())
	{
		cout << "up1不为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "up1为空" << endl;
	}

	shared_ptr<A> sp3(new A);
	// 支持拷贝
	shared_ptr<A> sp4(sp3);
	sp3->_a1++;

	return 0;

}

2.1 unique_ptr：独占式智能指针（推荐优先使用）

unique_ptr意为 “唯一指针”，核心特性：资源独占，不支持拷贝，仅支持移动，效率最高（无引用计数开销）。

核心用法：

#include <memory>
struct Date {
    int _year, _month, _day;
    Date(int y=1, int m=1, int d=1) : _year(y), _month(m), _day(d) {}
    ~Date() { cout << "~Date()" << endl; }
};

int main() {
    // 构造：托管资源
    unique_ptr<Date> up1(new Date(2024, 10, 1));
    
    // 支持指针操作
    up1->_year = 2025;
    cout << up1->_year << endl;

    // 不支持拷贝（编译报错）
    // unique_ptr<Date> up2(up1);

    // 支持移动（资源所有权转移，up1悬空）
    unique_ptr<Date> up3(move(up1));
    if (!up1) cout << "up1已悬空" << endl;

    // 管理数组（特化版本，析构时用delete[]）
    unique_ptr<Date[]> up4(new Date[5]);

    return 0;
}

适用场景：

  • 局部变量、函数返回值（无需共享资源）；
  • 容器元素（避免拷贝开销）；
  • 替代auto_ptr（auto_ptr拷贝时转移所有权，易导致悬空指针，已被废弃）。

auto_ptr && unique_ptr 模拟实现(了解即可)：

namespace Scy
{
	template<class T>
	class auto_ptr
	{
	public:
		auto_ptr(T* ptr)
			:_ptr(ptr)
		{
		}
		auto_ptr(auto_ptr<T>& sp)
			:_ptr(sp._ptr)
		{
			// 管理权转移
			sp._ptr = nullptr;
		}
		auto_ptr<T>& operator=(auto_ptr<T>& ap)
		{// 检测是否为⾃⼰给⾃⼰赋值
			if (this != &ap)
			{
				// 释放当前对象中资源
				if (_ptr)
					delete _ptr;
				// 转移ap中资源到当前对象中
				_ptr = ap._ptr;
				ap._ptr = NULL;
			}
			return *this;
		}
		~auto_ptr()
		{
			if (_ptr)
			{
				cout << "delete:" << _ptr << endl;
				delete _ptr;
			}
		}
		// 像指针⼀样使⽤
		T& operator*()
		{
			return *_ptr;
		}
		T* operator->()
		{
			return _ptr;
		}
	private:
		T* _ptr;
	};


	template<class T>
	class unique_ptr
	{
	public:
		explicit unique_ptr(T* ptr)
			:_ptr(ptr)
		{
		}
		~unique_ptr()
		{
			if (_ptr)
			{
				cout << "delete:" << _ptr << endl;
				delete _ptr;
			}
		}
		// 像指针⼀样使⽤
		T& operator*()
		{
			return *_ptr;
		}
		T* operator->()
		{
			return _ptr;
		}
		unique_ptr(const unique_ptr<T>&sp) = delete;
		unique_ptr<T>& operator=(const unique_ptr<T>&sp) = delete;
		unique_ptr(unique_ptr<T> && sp)
			:_ptr(sp._ptr)
		{
			sp._ptr = nullptr;
		}
		unique_ptr<T>& operator=(unique_ptr<T> && sp)
		{
			delete _ptr;
			_ptr = sp._ptr;
			sp._ptr = nullptr;
		}
	private:
		T* _ptr;
	};
}

2.2 shared_ptr：共享式智能指针（支持拷贝，重点了解）

shared_ptr 意为 “共享指针”，核心特性：支持拷贝和移动，通过引用计数管理资源，多个 shared_ptr 可托管同一资源，引用计数为 0 时自动释放。

核心原理

  • 引用计数：堆上维护一个计数器，记录当前托管该资源的 shared_ptr 数量；
  • 构造 / 拷贝：计数器 + 1；
  • 析构：计数器 - 1，计数器为 0 时释放资源。当然赋值后也会让计数器 + 1。

核心用法

int main() {
    // 构造：托管资源，计数器初始为1
    shared_ptr<Date> sp1(new Date(2024, 10, 1));
    cout << "sp1引用计数：" << sp1.use_count() << endl; // 输出1

    // 拷贝：计数器+1
    shared_ptr<Date> sp2(sp1);
    shared_ptr<Date> sp3 = sp2;
    cout << "sp1引用计数：" << sp1.use_count() << endl; // 输出3

    // 移动：所有权转移，原对象悬空，计数器不变
    shared_ptr<Date> sp4(move(sp1));
    cout << "sp1是否为空：" << (sp1 ? false : true) << endl; // 输出true
    cout << "sp4引用计数：" << sp4.use_count() << endl; // 输出3

    // 管理数组（特化版本）
    shared_ptr<Date[]> sp5(new Date[5]);

    // 推荐：用make_shared构造（更高效，避免内存泄漏风险）
    auto sp6 = make_shared<Date>(2024, 10, 2);

    return 0;
}

适用场景：

  • 资源需要被多个对象共享（如容器中存储的对象、多线程共享数据）；
  • 无法确定哪个对象最后释放资源的场景。

  • 大家重点要看看 shared_ptr 是如何设计的，尤其是引用计数的设计。主要是因为一份资源就需要一个引用计数，所以引用计数无法用静态成员的方式实现，必须使用堆上动态开辟的式：构造智能指针对象时，每对应一份资源，就要 new 一个引用计数出来。当多个shared_ptr 指向该资源时，就对这个引用计数执行 +1 操作；当 shared_ptr 对象析构时，就对这个引用计数执行 -1 操作。当引用计数减到 0 时，代表当前析构的 shared_ptr 是最后一个管理该资源的对象，此时就会析构并释放资源。

shared_ptr 模拟实现：(重点，附带简易版 weak_ptr)

#include<functional>
#include<atomic>

namespace Scy
{
	template<class T>
	class shared_ptr
	{
	public:
		explicit shared_ptr(T* ptr = nullptr)
			:_ptr(ptr)
			, _pcount(new int(1))
			// ,_pcount(new atomic<int>(1))
		{
		}

		// RAII
		template<class D>
		explicit shared_ptr(T* ptr, D del)
			:_ptr(ptr)
			, _pcount(new int(1))
			, _del(del)
		{
		}

		~shared_ptr()
		{
			// 引用计数减到 0 ,说明最后一个管理智能指针对象,要释放资源
			release();
		}

		shared_ptr(const shared_ptr& sp)
			:_ptr(sp._ptr)
			, _pcount(sp._pcount)
		{
			// 加加计数
			++(*_pcount);
		}

		void release()
		{
			if (--(*_pcount) == 0)
			{
				// cout << "delete []:" << _ptr << endl;
				// delete _ptr;
				_del(_ptr);

				delete _pcount;
			}
		}
		// sp1 = sp3
		shared_ptr& operator=(const shared_ptr& sp)
		{
			// if (this != &sp)
			if (_ptr != sp._ptr)
			{
				release();

				_ptr = sp._ptr;
				_pcount = sp._pcount;
				++(*_pcount);
			}

			return *this;
		}

		T* get() const
		{
			return _ptr;
		}

		int use_count()
		{
			return *_pcount;
		}

		T& operator*()
		{
			return *_ptr;
		}

		T* operator->()
		{
			return _ptr;
		}

		T& operator[](size_t i)
		{
			return _ptr[i];
		}


	private:
		T* _ptr;
		int* _pcount;
		// atomic<int>* _pcount;

		function<void(T*)> _del = [](T* ptr) {delete ptr; };
	};

	template<class T>
	class weak_ptr
	{
	public:
		weak_ptr()
		{
		}

		weak_ptr(const shared_ptr<T>& sp)
			:_ptr(sp.get())
		{
		}

		// 不参与资源的管理

	private:
		T* _ptr = nullptr;
		// int* _pcount;
	};
}

//int main()
//{
//	Scy::shared_ptr<A> sp1(new A);
//	Scy::shared_ptr<A> sp2(sp1);
//	sp1 = sp1;
//	sp1 = sp2;
//
//	Scy::shared_ptr<A> sp3(new A);
//
//	sp1 = sp3;
//}

2.3 weak_ptr：弱引用智能指针（解决循环引用）

weak_ptr是为解决shared_ptr的循环引用问题而生，核心特性：

  • 不支持 RAII，不能直接托管资源；
  • 仅能从shared_ptr构造，绑定后不增加引用计数；
  • 不重载*、->，需通过lock()获取shared_ptr才能访问资源；
  • 支持expired()判断资源是否已释放。
2.3.1 循环引用问题（shared_ptr的致命缺陷）

当两个shared_ptr互相引用时，引用计数无法减到 0，导致资源泄漏：

分析：

  • shared_ptr 大多数情况下管理资源非常合适，支持 RAII，也支持拷贝。但在循环引用的场景下会导致资源无法释放，引发内存泄漏。因此我们需要认识循环引用的场景和资源无法释放的原因，并学会使用 weak_ptr 来解决这个问题。

  • 以下场景中，当 n1 和 n2 析构后，管理两个节点的引用计数会减到 1：

  1. 右边的节点什么时候释放？它被左边节点的 _next 托管着，只有 _next 析构后，右边的节点才会释放。
  2. _next 什么时候析构？_next 是左边节点的成员，只有左边节点释放，_next 才会析构。
  3. 左边的节点什么时候释放？它被右边节点的 _prev 托管着，只有 _prev 析构后，左边的节点才会释放。
  4. _prev 什么时候析构？_prev 是右边节点的成员，只有右边节点释放，_prev 才会析构。

  • 至此，逻辑上形成了回旋镖似的循环引用，没有任何一方会被释放，从而导致内存泄漏。

  • 解决方案：把 ListNode 结构体中的 _next 和 _prev 改为 weak_ptr。weak_ptr 绑定到 shared_ptr 时不会增加其引用计数，_next 和 _prev 不再参与资源释放的管理逻辑，从而打破循环引用，解决内存泄漏问题。

struct ListNode {
    int _data;
    shared_ptr<ListNode> _next; // 互相引用
    shared_ptr<ListNode> _prev;

    ~ListNode() { cout << "~ListNode()" << endl; }
};

int main() {
    shared_ptr<ListNode> n1(new ListNode);
    shared_ptr<ListNode> n2(new ListNode);
    cout << n1.use_count() << "," << n2.use_count() << endl; // 输出1,1

    n1->_next = n2; // n2计数+1 → 2
    n2->_prev = n1; // n1计数+1 → 2

    // 析构n1和n2：计数各减1 → 1，无法释放资源（循环引用）
    cout << n1.use_count() << endl;
    cout << n2.use_count() << endl;
	
    return 0;
}

2.3.2 用 weak_ptr 解决循环引用

  • weak_ptr 不支持 RAII，也不支持直接访问资源。从文档可以发现，weak_ptr 构造时不支持绑定到资源本身，只支持绑定到 shared_ptr。并且在绑定到 shared_ptr 时，不会增加 shared_ptr 的引用计数，因此可以解决循环引用问题。

  • weak_ptr 也没有重载 operator* 和 operator-> 等指针运算符，因为它不参与资源管理。如果它绑定的 shared_ptr 已经释放了资源，再去访问就会非常危险。weak_ptr 支持以下核心方法：

    • expired()：检查指向的资源是否已经过期（已被释放）；
    • use_count()：获取当前持有该资源的 shared_ptr 数量；
    • lock()：想要访问资源时，调用此方法会返回一个管理该资源的 shared_ptr。如果资源已被释放，返回空的 shared_ptr；如果资源未释放，通过返回的 shared_ptr 访问资源是安全的。

将互相引用的成员改为weak_ptr，不参与引用计数管理，打破循环：

struct ListNode {
    int _data;
    weak_ptr<ListNode> _next; // 弱引用，不增加计数
    weak_ptr<ListNode> _prev;

    ~ListNode() { cout << "~ListNode()" << endl; }
};

int main() {
    shared_ptr<ListNode> n1(new ListNode);
    shared_ptr<ListNode> n2(new ListNode);

    n1->_next = n2; // weak_ptr绑定shared_ptr，n2计数仍为1
    n2->_prev = n1; // weak_ptr绑定shared_ptr，n1计数仍为1

	// 析构n1和n2：计数各减1 → 0，资源释放（输出~ListNode()两次）
	cout << n1.use_count() << endl;
	cout << n2.use_count() << endl;

    return 0;
}
2.3.3 weak_ptr访问资源
int main()
{
	std::shared_ptr<string> sp1(new string("111111"));
	std::shared_ptr<string> sp2(sp1);

	std::weak_ptr<string> wp = sp1;
	cout << wp.expired() << endl;
	cout << wp.use_count() << endl << endl;

	// sp1和sp2都指向了其他资源，则weak_ptr就过期了
	sp1 = make_shared<string>("222222");
	cout << wp.expired() << endl;
	cout << wp.use_count() << endl << endl;
	
	// 没有过期，通过lock拷贝一个shared_ptr对象来访问资源
	if(!wp.expired())
	{
		auto sp = wp.lock();
		cout << wp.expired() << endl;
		cout << wp.use_count() << endl << endl;
		*sp += "xxxxxxxx";
	}

	sp2 = make_shared<string>("333333");
	cout << wp.expired() << endl;
	cout << wp.use_count() << endl << endl;

	return 0;
}

2.4 使用示例演示

定制删除器（管理非 new 资源）
智能指针默认用delete释放资源，若托管的是new[]、文件句柄、锁等资源，需定制删除器（本质是可调用对象：仿函数、函数指针、lambda）。

template<class T>
void DeleteArrayFunc(T* ptr)
{
	delete[] ptr;
}

template<class T>
class DeleteArray
{
public:
	void operator()(T* ptr)
	{
		delete[] ptr;
	}
};

int main()
{
	// 定制删除器
	Scy::shared_ptr<A> sp1(new A[10], DeleteArray<A>());// 仿函数
	Scy::shared_ptr<A> sp2(new A[10], DeleteArrayFunc<A>);// 函数指针

	// 推荐
	Scy::shared_ptr<A> sp3(new A[10], [](A* ptr) {delete[] ptr; });// lambda
	Scy::shared_ptr<FILE> sp4(fopen("Test.cpp", "r"), [](FILE* ptr) {fclose(ptr); });
	Scy::shared_ptr<A> sp5(new A);

	// 删除器的位置是一致的,shared_ptr在构造函数参数,unique_ptr类模版的参数
	// 这里没有使用相同的方式还是挺坑的
	// 使用仿函数unique_ptr可以不在构造函数传递，因为仿函数类型构造的对象直接就可以调用
	// 但是下面的函数指针和lambda的类型不可以
	std::unique_ptr<A, DeleteArray<A>> up1(new A[10]); // 仿函数
	std::unique_ptr<A, void(*)(A*)> up2(new A[10], DeleteArrayFunc<A>);// 函数指针
	auto del = [](A* ptr) {delete[] ptr; };
	std::unique_ptr<A, decltype(del)> up3(new A[10], del); // lambda

	// 更简洁的方式
	// 因为new[]经常使用，所以unique_ptr和shared_ptr
	// 实现了⼀个特化版本，这个特化版本析构时用的delete[]
	std::shared_ptr<A[]> sp10(new A[10]);
	std::unique_ptr<A[]> up10(new A[10]);

	auto sp11 = make_shared<A>(1, 1);

	return 0;
}

三. shared_ptr的线程安全问题

  • shared_ptr的引用计数对象在堆上,如果多个shared_ptr对象在多个线程中，进行shared_ptr的拷贝析构时会访问修改引用计数，就会存在线程安全问题。所以shared_ptr引用计数是需要加锁或者原子操作保证线程安全的。
  • shared_ptr指向的对象也是有线程安全问题的，但是这个对象的线程安全问题不归shared_ptr管，它也管不了，应该有外层使用shared_ptr的人进行线程安全的控制。
  • 下面的程序会崩溃或者A资源没释放， Lotso::shared_ptr引用计数从 int* 改成 atomic<int>* 就可以保证引用计数的线程安全问题，或者使用互斥锁加锁也可以。
struct AA
{
	int _a1 = 0;
	int _a2 = 0;
	~AA()
	{
		cout << "~AA()" << endl;
	}
};
int main()
{
	Scy::shared_ptr<AA> p(new AA);
	const size_t n = 100000;
	mutex mtx;
	auto func = [&]()
		{
			for (size_t i = 0; i < n; ++i)
			{
				// 这⾥智能指针拷⻉会++计数
				Scy::shared_ptr<AA> copy(p);
				{
					unique_lock<mutex> lk(mtx);
					copy->_a1++;
					copy->_a2++;
				}
			}
		};
	thread t1(func);
	thread t2(func);
	t1.join();
	t2.join();
	cout << p->_a1 << endl;
	cout << p->_a2 << endl;
	cout << p.use_count() << endl;
	return 0;
}

四. C++11 和 boost 中智能指针的关系

  • Boost 库是为 C++ 标准库提供扩展的 C++ 程序库的总称。Boost 社区的初衷之一，就是为 C++ 的标准化工作提供可参考的实现。Boost 社区的发起人 Dawes 本人就是 C++ 标准委员会的成员之一。在 Boost 库的开发中，Boost 社区也在这个方向上取得了丰硕的成果，C++11 及之后的新语法和库有很多都是从 Boost 中借鉴而来的。

  • C++ 98 中产生了第一个智能指针 auto_ptr。

  • C++ boost 库提供了更实用的 scoped_ptr / scoped_array 和 shared_ptr / shared_array 和 weak_ptr 等。

  • C++ TR1 引入了 shared_ptr 等，但需要注意 TR1 并不是正式的标准版本。

  • C++ 11 引入了 unique_ptr、shared_ptr 和 weak_ptr。需要注意的是，unique_ptr 对应 Boost 中的 scoped_ptr，并且这些智能指针的实现原理也参考了 Boost 中的实现。

五。内存泄漏：大型项目设计必备

5.1 什么是内存泄漏，内存泄漏的危害

  • 什么是内存泄漏：内存泄漏指因为疏忽或错误，导致程序未能释放已经不再使用的内存，通常是忘记释放，或是发生异常导致释放代码未能执行。内存泄漏并不是指内存在物理上消失，而是应用程序分配某段内存后，因设计错误而失去了对该段内存的控制，从而造成内存的浪费。

  • 内存泄漏的危害：对于运行时间较短的普通程序，内存泄漏的影响不大，因为进程正常结束时，页表的映射关系会解除，物理内存也会被系统回收。但对于长期运行的程序（如操作系统、后台服务、长时间运行的客户端等），内存泄漏的影响非常严重。持续的内存泄漏会导致可用内存不断减少，系统响应越来越慢，最终出现卡顿甚至崩溃。

int main()
{
	// 申请一个1G未释放，这个程序多次运行也没啥危害
	// 因为程序马上就结束，进程结束各种资源也就回收了
	char* ptr = new char[1024 * 1024 * 1024];
	cout << (void*)ptr << endl;

	return 0;
}

5.2 如何避免内存泄漏

  • 工程前期制定良好的设计规范，养成良好的编码习惯，申请的内存要记得匹配地释放。

    注：这是理想状态。但如果遇到异常，即使注意了释放，仍可能出现问题，需要用智能指针来管理才能有保障。

  • 尽量使用智能指针来管理资源；如果遇到特殊场景，也可以基于 RAII 思想自己实现资源管理类。

  • 定期使用内存泄漏检测工具排查问题，尤其是在项目上线前。不过部分工具不太可靠，或是需要付费。

  • 总结：内存泄漏非常常见，解决方案主要分为两类：

    1. 事前预防型：如使用智能指针等技术；
    2. 事后查错型：如使用内存泄漏检测工具。
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