C++如何正确使用智能指针？看完这4个点你就明白了 _C++

C++11 中推出了三种智能指针， unique_ptr、shared_ptr 和 weak_ptr ，同时也将 auto_ptr 置为废弃(deprecated) 。
但是在实际的使用过程中，很多人都会有这样的问题：

不知道三种智能指针的具体使用场景
无脑只使用 shared_ptr
认为应该禁用 raw pointer(裸指针，即 Widget*这种形式) ，全部使用智能指针

本文试图理清楚三种智能指针的具体使用场景，并讲解三种智能指针背后的性能消耗。

文章插图
C/C++
对象所有权首先需要理清楚的概念就是对象所有权的概念。所有权在 rust 语言中非常严格，写 rust 的时候必须要清楚自己创建的每个对象的所有权。
但是 C++比较自由，似乎我们不需要明白对象的所有权，写的代码也能正常运行。但是明白了对象所有权，我们才可以正确管理好对象生命周期和内存问题。
C++引入了智能指针，也是为了更好的描述对象所有权，简化内存管理，从而大大减少我们 C++内存管理方面的犯错机会。
unique_ptr：专属所有权我们大多数场景下用到的应该都是 unique_ptr 。unique_ptr 代表的是专属所有权，即由 unique_ptr 管理的内存，只能被一个对象持有。所以， unique_ptr 不支持复制和赋值，如下：
auto w = std::make_unique<Widget>();auto w2 = w; // 编译错误如果想要把 w 复制给 w2, 是不可以的。因为复制从语义上来说，两个对象将共享同一块内存。
因此， unique_ptr 只支持移动, 即如下：
auto w = std::make_unique<Widget>();auto w2 = std::move(w); // w2获得内存所有权， w此时等于nullptrunique_ptr 代表的是专属所有权，如果想要把一个 unique_ptr 的内存交给另外一个 unique_ptr 对象管理。只能使用 std::move 转移当前对象的所有权。转移之后，当前对象不再持有此内存，新的对象将获得专属所有权。
如上代码中，将 w 对象的所有权转移给 w2 后， w 此时等于 nullptr ，而 w2 获得了专属所有权。

性能
因为 C++的 zero cost abstraction 的特点， unique_ptr 在默认情况下和裸指针的大小是一样的。所以内存上没有任何的额外消耗，性能是最优的。
使用场景 1：忘记 delete
unique_ptr 一个最简单的使用场景是用于类属性。代码如下：
class Box{public: Box() : w(new Widget()) {} ~Box() { // 忘记delete w }private: Widget* w;};如果因为一些原因， w 必须建立在堆上。如果用裸指针管理 w ，那么需要在析构函数中delete w; 这种写法虽然没什么问题，但是容易漏写 delete 语句，造成内存泄漏。
如果按照 unique_ptr 的写法，不用在析构函数手动 delete 属性，当对象析构时，属性w将会自动释放内存。
使用场景 2：异常安全
假如我们在一段代码中，需要创建一个对象，处理一些事情后返回，返回之前将对象销毁，如下所示：
void process(){ Widget* w = new Widget(); w->do_something(); // 可能会发生异常 delete w;}在正常流程下，我们会在函数末尾 delete 创建的对象 w ，正常调用析构函数，释放内存。
但是如果 w->do_something()发生了异常，那么delete w将不会被执行。此时就会发生内存泄漏。我们当然可以使用 try...catch 捕捉异常，在 catch 里面执行 delete ，但是这样代码上并不美观，也容易漏写。
如果我们用 std::unique_ptr ，那么这个问题就迎刃而解了。无论代码怎么抛异常，在 unique_ptr 离开函数作用域的时候，内存就将会自动释放。
shared_ptr：共享所有权在使用 shared_ptr 之前应该考虑，是否真的需要使用 shared_ptr, 而非 unique_ptr 。
shared_ptr 代表的是共享所有权，即多个 shared_ptr 可以共享同一块内存。因此，从语义上来看， shared_ptr 是支持复制的。如下：
auto w = std::make_shared<Widget>();{ auto w2 = w; cout << w.use_count() << endl; // 2}cout << w.use_count() << endl; // 1shared_ptr 内部是利用引用计数来实现内存的自动管理，每当复制一个 shared_ptr ，引用计数会+1 。当一个 shared_ptr 离开作用域时，引用计数会-1 。当引用计数为 0 的时候，则 delete 内存。