shared_ptr与unique_ptr的区别与选择

# 1. 引言

## 1.1 介绍shared_ptr和unique_ptr

在C++中，智能指针（Smart Pointer）是一种用于管理动态分配的内存的指针对象，它可以自动处理内存的分配和释放，避免出现内存泄漏和悬空指针等问题。而其中最常用的分别是shared_ptr和unique_ptr。

shared_ptr是一种智能指针，它允许多个指针引用同一个对象，并且会在最后一个引用离开作用域时自动销毁所引用的对象。

unique_ptr也是一种智能指针，但是它是独占所有权的，即同一时间内只能有一个指针指向该对象，当其所在的作用域结束时，它所指向的对象会被自动释放。

## 1.2 共享所有权和独占所有权的概念

共享所有权是指允许多个指针共同拥有和管理同一个对象，而独占所有权则是只允许一个指针独占并管理该对象。shared_ptr和unique_ptr正是基于这两种所有权概念而设计的智能指针，通过它们，我们可以更加方便和安全地管理动态内存。接下来我们将具体介绍shared_ptr和unique_ptr的特点、使用方法以及它们之间的区别。

# 2. shared_ptr的特点与使用

## 2.1 shared_ptr的背后机制

在介绍shared_ptr之前，我们先简要了解一下C++的内存管理机制。C++是一门强大的语言，但是对于内存管理，开发者需要手动进行释放，否则容易出现内存泄漏等问题。为了解决这个问题，C++11引入了智能指针的概念。

shared_ptr是C++11标准库中的一种智能指针，它的背后机制是通过引用计数来管理内存的释放。每个shared_ptr对象都包含一个指向资源的原始指针和一个指向引用计数的指针。当一个shared_ptr指向某个资源时，它将资源的引用计数加1，当引用计数变为0时，shared_ptr会自动释放资源。

## 2.2 shared_ptr的构造与析构

在使用shared_ptr时，我们可以通过两种方式来创建一个shared_ptr对象：

**方式一：直接通过原始指针创建shared_ptr对象**

int* ptr = new int(10);
std::shared_ptr<int> sharedPtr1(ptr);

**方式二：通过make_shared函数创建shared_ptr对象**

std::shared_ptr<int> sharedPtr2 = std::make_shared<int>(20);

当shared_ptr对象不再被使用时，它会在析构时自动释放资源。

## 2.3 shared_ptr的拷贝与赋值

shared_ptr支持拷贝构造和赋值操作，并且这些操作会增加资源的引用计数：

std::shared_ptr<int> sharedPtr1 = std::make_shared<int>(10);
std::shared_ptr<int> sharedPtr2 = sharedPtr1; // 引用计数+1

## 2.4 shared_ptr的循环引用问题与解决方法

由于shared_ptr使用引用计数来管理资源的释放，所以存在循环引用的问题。循环引用指的是多个shared_ptr对象之间相互引用，导致资源的引用计数无法减为0，从而造成内存泄漏。

为了解决循环引用问题，我们可以使用弱引用（weak_ptr）来打破循环引用链。弱引用是一种不会增加资源引用计数的智能指针，它可以与shared_ptr对象共享同一块资源，但不会阻止资源的释放。

std::shared_ptr<int> sharedPtr1 = std::make_shared<int>(10);
std::shared_ptr<int> sharedPtr2 = std::make_shared<int>(20);
std::weak_ptr<int> weakPtr1 = sharedPtr1;
std::weak_ptr<int> weakPtr2 = sharedPtr2;

通过使用弱引用来打破循环引用，可以有效避免内存泄漏的问题。

以上是shared_ptr的特点与使用方法，在接下来的章节中，我们将介绍unique_ptr的特点与使用方法。

# 3. unique_ptr的特点与使用

unique_ptr是C++11引入的一种智能指针，用于管理动态分配的单个对象。与shared_ptr不同，unique_ptr具有独占所有权的特性，即同一时间只能有一个unique_ptr指向某个对象。当unique_ptr超出作用域或者被显式释放时，它所管理的对象会被自动销毁。下面我们将详细介绍unique_ptr的特点与使用方法。

#### 3.1 unique_ptr的背后机制

unique_ptr是通过模板类`std::unique_ptr`实现的，内部使用了一个指针来管理资源。与裸指针相比，un