探究C++11智能指针之std::unique_ptr

背景

谈起C++，它被公认为最难学的编程语言之一，不仅语法知识点广泛，细节内容之多，学习难度和学习周期也长，导致好多新入行的开发者对C++“敬而远之”，甚至“从入门到放弃”。自C++11开始，好多C++程序员慢慢的感受到了C++的魅力所在，似乎难度也越来越小。

本文要讲的是C++11引入的智能指针之std::unique_ptr。

std::unique_ptr系C++11引入的智能指针，拥有资源的唯一所有权，头文件 #include <memory>。

unique_ptr指针指向的堆内存空间的引用计数为 1，如果unique_ptr 指针放弃对所指堆内存空间的所有权，那么该空间会被立即释放回收。

那么，什么时候使用unique_ptr呢？简单来说：可以考虑将动态分配的有唯一所有者的资源保存在unique_ptr的实例中。

如何初始化一个std::unique_ptr对象？

方法一：

std::unique_ptr<int> sp(new int(12345));

方法二：

std::unique_ptr<int> sp;
sp.reset(new int(12345));

方法三：

std::unique_ptr<int> sp = std::make_unique<int>(12345);

以上三种方式均可，其中，方法三是C++14新增的，通过std::make_unique方法来创建std::unique_ptr对象。

std::unique_ptr禁止复制语义

和 std::shared_ptr区别：unique_ptr是移动构造（unique_ptr不可拷贝和赋值，但可以被移动，unique_ptr禁止复制语义，拷贝构造函数和复制运算符operator= 均被标记为 =delete），shared_ptr是拷贝构造，伪代码如下：

std::unique_ptr<T> up1 = std::move(up);
std::shared_ptr<T> sp1 = sp;

unique_ptr 独占所指向的对象，与shared_ptr不同的是，某个时刻只能有一个unique_ptr指向一个给定对象。当unique_ptr被销毁时，它所指向的对象也被销毁。

禁止复制语义存在特例，比如，可以通过函数得到一个std::unique_ptr对象，然后返回给up即可：

std::unique_ptr<int> clone(int val)
{
  std::unique_ptr<int> p(new  int(val));
  return p;
}
int main()
{
  int num =  5;
  std::unique_ptr<int> up =  clone(num);
  return 0;
}

std::unique_ptr与std::move不解之缘

std::unique_ptr无法被复制，但可以使用移动构造将std::unique_ptr对象持有的堆内存转移给另外一个对象，简单代码如下：

std::unique_ptr<int> sp(std::make_unique<int>(12345));
std::unique_ptr<int> sp1(std::move(sp));

std::move将sp持有的堆内存转移给sp1后，sp不再持有堆内存的引用，变成一个空的智能指针对象。

那么，是不是所有的对象，都可以用std::move操作呢？答案是否定的，只有实现了移动构造函数或移动运算符的类才可以。恰恰std::unique_ptr实现了二者。

使用场景举例

动态申请的资源提供异常安全保障

当我们动态申请内存后，可能会抛出异常或者提前退出，导致没有执行delete操作。

#include<memory>
#include<iostream>
using namespace std;
class Func {};
int main()
{
    Func* pFunc =  new Func;
   /可能抛出异常
    delete pFunc;
    return 0;
}

此时使用std::unique_ptr来管理动态内存，只要std::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。

#include <memory>
#include<iostream>
using namespace std;
class Func{};
int main()
{
    unique_ptr<Func> upFunc(new  Func);
   //...
    return 0;
}

容器内保存指针示例：

std::vector<std::unique_ptr<int>> vec;
std::unique_ptr<int> sp(std::make_unique<int>(12345));
vec.push_back(std::move(sp));

篇幅有限，本文权当抛砖引玉，感兴趣的同学，可基于此，做进一步的拓展和探究。