【C++11新特性】 C++11智能指针之unique_ptr

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在前面一篇文章中，我们了解了C++11中引入的智能指针之一shared_ptr，今天，我们来介绍一下另一种智能指针unique_ptr。

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unique_ptr介绍

unique是独特的、唯一的意思，故名思议，unique_ptr可以“独占”地拥有它所指向的对象，它提供一种严格意义上的所有权。这一点和我们前面介绍的shared_ptr类型指针有很大的不同：shared_ptr允许多个指针指向同一对象，而unique_ptr在某一时刻只能有一个指针指向该对象。unique_ptr保存指向某个对象的指针，当它本身被删除或者离开其作用域时会自动释放其指向对象所占用的资源。

下面，我们就来具体介绍一下unique_ptr的基本特性。

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;
}

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 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() {
    vectorint>> 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