为何优先选用unique_ptr而不是裸指针？

待我称王封你为后i 2023-06-12 09:16 73阅读 0赞

## 前言 ##

在《[拥抱智能指针，告别内存泄露][Link 1]》中说到了内存泄漏问题，也提到了C++中的智能指针基本原理，今天就来说说类模板unique\_ptr。  
在此之前，先回答读者的一个提问：C语言中该怎么办？有几点建议：

*  编写时尽量遵循函数内申请，函数内释放的原则
 *  注意成对编写malloc和free
 *  使用静态扫描工具，如《[pclint检查][pclint]》
 *  使用内存检测工具，如valgrind

相关阅读《[常见内存问题][Link 2]》。

## unique\_ptr ##

一个unique\_ptr独享它指向的对象。也就是说，同时只有一个unique\_ptr指向同一个对象，当这个unique\_ptr被销毁时，指向的对象也随即被销毁。使用它需要包含下面的头文件

\#include<memory>

基本使用

常见方式有：

std::unique\_ptr<int> up;//可以指向int的unique\_ptr，不过是空的  
up = std::unique\_ptr<int>(new int(12));

此时它是一个空的unique\_ptr，即没有指向任何对象。

//unique\_ptr<T>  
std::unique\_ptr<string> up1(new string("bianchengzhuji"));  
std::unique\_ptr<int\[\]> up2(new int\[10\]);//数组需要特别注意

也可以指向一个new出来的对象。

你也可以结合上面两种方式，如：

std::unique\_ptr<int> up;//声明空的unique\_ptr  
int \*p= new int(1111);  
up.reset(p);//令up指向新的对象，p为内置指针

通常来说，在销毁对象的时候，都是使用delete来销毁，但是也可以使用指定的方式进行销毁。举个简单的例子，假如你打开了一个连接，获取到了一个文件描述符，现在你想通过unique\_ptr来管理，希望在不需要的时候，能够借助unique\_ptr帮忙关闭它。

//来源：公众号【编程珠玑】  
\#include<iostream>  
\#include<unistd.h>  
\#include<memory>  
void myClose(int \*fd)  
\{  
close(\*fd);  
\}  
int main()  
\{  
int socketFd = 10;//just for example  
std::unique\_ptr<int,decltype(myClose)\*> up(&socketFd,myClose);  
/\*下面是另外两种写法，后面一种是使用lambda表达式\*/  
//std::unique\_ptr<int,void(\*)(int\*)> up(&socketFd,myClose);  
//std::unique\_ptr<int,void(\*)(int\*)> ip(&socketFd,\[\](int \*fd)\{close(\*fd);\});  
return 0;  
\}

它的用法如下：

std::unique\_ptr<T,D> up(t,d);  
std::unique\_ptr<T,D> up(d);//空的unique\_ptr

含义分别如下：

*  T unique\_ptr管理的对象类型
 *  D 删除器类型
 *  t unique\_ptr管理的对象
 *  d 删除器函数/function对象等，用于释放对象指针

这里使用了decltype(myClose)\*用于获取myClose函数的类型，\*表明它是一个指针类型，即函数指针，它传入参数是int\*。你也可以使用注释中的方式。关于函数指针，可参考《[高级指针话题－函数指针][Link 3]》。

即便后面执行出现异常时，这个socket连接也能够正确关闭。

后面我们也可以看到，与shared\_ptr不同，unique\_ptr在编译时绑定删除器，避免了运行时开销。

释放指向的对象

一般来说，unique\_ptr被销毁时（如离开作用域），对象也就自动释放了，也可以通过其他方式下显示释放对象。如：

up = nullptr;//置为空，释放up指向的对象  
up.release();//放弃控制权，返回裸指针，并将up置为空  
up.reset();//释放up指向的对象

可以看到release和reset的区别在于，前者会释放控制权，返回裸指针，你还可以继续使用。而后者直接释放了指向对象。

unique\_ptr不支持普通的拷贝和赋值

需要特别注意的是，由于unique\_ptr“独有”的特点，它不允许进行普通的拷贝或赋值，例如：

std::unique\_ptr<int> up0;  
std::unique\_ptr<int> up1(new int(1111));  
up0 = up1 //错误，不可赋值  
std::unique\_ptr<int> up2(up1);//错误，不支持拷贝

总之记住，既然unique\_ptr是独享对象，那么任何可能被共享的操作都是不允许的，但是可以移动。

移动unique\_ptr的对象

虽然unique\_ptr独享对象，但是也可以移动，即转移控制权。如：

std::unique\_ptr<int> up1(new int(42));  
std::unique\_ptr<int> up2(up1.release());

up2接受up1 release之后的指针，或者：

std::unique\_ptr<int> up1(new int(42));  
std::unique\_ptr<int> up2;  
up2.reset(up1.release());

或者使用move：

std::unique\_ptr<int> up1(new int(42));  
std::unique\_ptr<int> up2(std::move(up1));

在函数中的使用

还记得在《[传值和传指针有什么区别？][Link 4]》讲的吗？既然unique\_ptr独享对象，那么就无法直接作为参数，应该怎么办呢？

作为参数

如果函数以unique\_ptr作为参数呢？如果像下面这样直接把unique\_ptr作为参数肯定就报错了，因为它不允许被复制：

//来源：公众号【编程珠玑】  
\#include<iostream>  
\#include<memory>  
void test(std::unique\_ptr<int> p)  
\{  
\*p = 10;  
\}  
int main()  
\{  
std::unique\_ptr<int> up(new int(42));  
test(up);//试图传入unique\_ptr，编译报错  
std::cout<<\*up<<std::endl;  
return 0;  
\}

上面的代码编译将直接报错。

当然我们可以向函数中传递普通指针，使用get函数就可以获取裸指针，如：

//来源：公众号【编程珠玑】  
\#include<iostream>  
\#include<memory>  
void test(int \*p)  
\{  
\*p = 10;  
\}  
int main()  
\{  
std::unique\_ptr<int> up(new int(42));  
test(up.get());//传入裸指针作为参数  
std::cout<<\*up<<std::endl;//输出10  
return 0;  
\}

或者使用引用作为参数：

//来源：公众号【编程珠玑】  
\#include<iostream>  
\#include<memory>  
void test(std::unique\_ptr<int> &p)  
\{  
\*p = 10;  
\}  
int main()  
\{  
std::unique\_ptr<int> up(new int(42));  
test(up);  
std::cout<<\*up<<std::endl;//输出10  
return 0;  
\}

当然如果**外部不再需要使用**了，那么你完全可以转移，将对象交给你调用的函数管理，这里可以使用move函数：

//来源：公众号【编程珠玑】  
\#include<iostream>  
\#include<memory>  
void test(std::unique\_ptr<int> p)  
\{  
\*p = 10;  
\}  
int main()  
\{  
std::unique\_ptr<int> up(new int(42));  
test(std::unique\_ptr<int>(up.release()));  
//test(std::move(up));//这种方式也可以  
return 0;  
\}

作为返回值

unique\_ptr可以作为参数返回：

//来源：公众号【编程珠玑】  
\#include<iostream>  
\#include<memory>  
std::unique\_ptr<int> test(int i)  
\{  
return std::unique\_ptr<int>(new int(i));  
\}  
int main()  
\{  
std::unique\_ptr<int> up = test(10);  
//std::shared\_ptr<int> up = test(10);  
std::cout<<\*up<<std::endl;  
return 0;  
\}

你还可以把unique\_ptr转换为shared\_ptr使用，如注释行所示。

## 为什么优先选用unique\_ptr ##

回到标题的问题，问什么优先选用unique\_ptr。

*  避免内存泄露
 *  避免更大开销

第一点相信很好理解，自动管理，不需要时即释放，甚至可以防止下面这样的情况：

int \* p = new int(1111);  
/\*do something\*/  
delete p;

如果在do something的时候，出现了异常，退出了，那delete就永远没有执行的机会，就会造成内存泄露，而如果使用unique\_ptr就不会有这样的困扰了。

第二点为何这么说？因为相比于shared\_ptr，它的开销更小，甚至可以说和裸指针相当，它不需要维护引用计数的原子操作等等。

所以说，如果有可能，优先选用unique\_ptr。

## 总结 ##

本文介绍了unique\_ptr的基本使用情况和使用场景，它能够有效地避免内存泄露并且效率可控，因此如果能够满足需求，则优先选择unique\_ptr。

首发：公众号【编程珠玑】

作者：守望先生

ID：shouwangxiansheng

推荐阅读：

[为什么执行自己的程序要在前面加./][.]

[拥抱智能指针，告别内存泄露][Link 1]

[高级指针话题－函数指针][Link 3]

[函数参数的传值和传指针有什么区别？][Link 4]

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[Link 1]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI2OTA3NTk3Ng==&mid=2649285218&idx=1&sn=dc8fc5f25ce59729101067651c650325&chksm=f2f99105c58e181366dcd1ce1865e97ace103b17f7f25c2ce24cb8151ea6af84596160713cca&scene=21#wechat_redirect
[pclint]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI2OTA3NTk3Ng==&mid=2649283992&idx=1&sn=e2ed4d33254cf2663b9745de2d5e35ce&chksm=f2f9aeffc58e27e9ea9dfbe7d26f39f2f35adeb0bb6b88ad9b4197b235d99bc5b7f7e51d0c0e&scene=21#wechat_redirect
[Link 2]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI2OTA3NTk3Ng==&mid=2649284216&idx=1&sn=f6f16b44f2a3fade6765d8e3799b805a&chksm=f2f9ad1fc58e24093cd1b092ac187baa3b990d364e323c4f833c23c24a18264135aed3f5241e&scene=21#wechat_redirect
[Link 3]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI2OTA3NTk3Ng==&mid=2649284302&idx=1&sn=ff641fe387304221983823cecf98d05c&chksm=f2f9ada9c58e24bfb3b7de4bebfb3b4c87809f10a8633ad4daa09a6ed7f9450c3a3448fd3312&scene=21#wechat_redirect
[Link 4]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI2OTA3NTk3Ng==&mid=2649284752&idx=1&sn=c368a978baffe1a1e195f8b503eca418&chksm=f2f993f7c58e1ae1ab79984428b33c60a521643228578c272bc9df8ae5eca96d0407e0cef04c&scene=21#wechat_redirect
[.]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI2OTA3NTk3Ng==&mid=2649285235&idx=2&sn=3279ca3c81725324d1d607f8b35ed3b1&chksm=f2f99114c58e1802c20535b0cd0c4e186554f3ca8892a995d19af76fdb3e5e0e487812faca68&scene=21#wechat_redirect
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