【C/C++】C++11 智能指针与普通指针重要区别

智能指针和普通指针都是 C++ 中用于管理动态内存的工具，但它们之间有一些重要的区别。

1. 所有权管理：普通指针不会自动释放内存，需要手动调用 delete 或 delete[] 来释放。而智能指针会自动管理所指向的对象的内存，当智能指针超出作用域或被显式释放时，它会自动调用 delete 或 delete[] 来释放内存。

例如，使用普通指针来动态分配一个整型数组：

int* arr = new int[10];
// 使用 arr 操作数组
delete[] arr; // 手动释放内存

使用智能指针 std::unique_ptr 来管理同样的数组：

std::unique_ptr arr(new int[10]);
// 使用 arr 操作数组
// 不需要手动释放内存，智能指针会自动释放

2. 空指针处理：普通指针可以是空指针，即指向空地址。而智能指针可以通过重载运算符来实现空指针的处理，例如 nullptr 或 NULL。

例如，使用普通指针来动态分配一个整型变量：

int* p = new int;
if (p != nullptr) {
    // 使用 p 操作变量
    *p = 42;
}
delete p; // 手动释放内存

使用智能指针 std::unique_ptr 来管理同样的变量：

std::unique_ptr p(new int);
if (p != nullptr) {
    // 使用 p 操作变量
    *p = 42;
}
// 不需要手动释放内存，智能指针会自动释放

3. 多线程安全：普通指针不提供多线程安全的保证，如果多个线程同时访问同一个指针，可能会导致竞态条件。而智能指针可以通过引用计数或其他机制来保证多线程安全。

例如，使用普通指针来管理一个对象：

class MyClass {
public:
    void foo() { /* ... */ }
};

MyClass* p = new MyClass;
// 在多个线程中使用 p 操作对象
delete p; // 手动释放内存

使用智能指针 std::shared_ptr 来管理同样的对象：

std::shared_ptr p(new MyClass);
// 在多个线程中使用 p 操作对象
// 不需要手动释放内存，智能指针会自动释放

4. 拷贝和赋值：普通指针可以随意拷贝和赋值，这可能会导致多个指针指向同一个内存地址，造成内存泄漏或悬空指针。而智能指针可以通过禁止拷贝和赋值或使用引用计数等机制来避免这种问题。

例如，使用普通指针来管理一个对象：

class MyClass {
public:
    void foo() { /* ... */ }
};

MyClass* p1 = new MyClass;
MyClass* p2 = p1; // 拷贝指针
// 使用 p1 和 p2 操作同一个对象
delete p1; // 手动释放内存
// p2 变成了悬空指针，可能会导致未定义行为

使用智能指针 std::unique_ptr 来管理同样的对象：

std::unique_ptr p1(new MyClass);
// std::unique_ptr p2 = p1; // 错误，禁止拷贝和赋值
std::unique_ptr p2 = std::move(p1); // 转移所有权
// 使用 p1 和 p2 操作同一个对象
// 不需要手动释放内存，智能指针会自动释放

总之，智能指针相比普通指针更加安全和方便，可以避免内存泄漏、悬空指针和竞态条件等问题。但是，智能指针也有一些缺点，例如可能会增加程序的开销和复杂度，需要谨慎使用。

另外，C++11 引入了两种智能指针：std::unique_ptr 和 std::shared_ptr。std::unique_ptr 用于管理独占所有权的对象，即同一时间只能有一个指针指向该对象；std::shared_ptr 用于管理共享所有权的对象，即多个指针可以同时指向该对象，并且当所有指针都超出作用域时才会释放内存。这两种智能指针都提供了更加灵活和安全的内存管理方式，可以大大减少程序中的内存问题。