C 是我平時的工作中用的最多的語言，Python基本是在學習的時候會用，有時候也會用它來寫一寫腳本。所以，今天準備摻一點C 的知識。

智能指針是C 11标準中的其中一個特性。本文可能需要有一點C 語言的基礎。不過盡量用簡潔的文字來介紹。如果對C 語言不了解又想學習的話，需要C 學習資料的後台私聊我哦，都是我之前自己學習整理出來的資料。感覺還可以。

在開發C 程序的時候，我們使用new動态的從堆中申請内存，然後使用delete将這段内存釋放。使用new申請的内存C 編譯器是不會自動釋放的。因此，如果我們使用了new來申請内存，但是沒有使用delete釋放内存，就會造成内存洩漏。如果申請内存的操作是在一個循環中的話，就會不斷的造成内存洩漏，最終導緻内存不足，程序崩潰。這是很嚴重的問題。

顯然，讓程序員來管理内存的釋放問題是很繁瑣的。有的時候，我們甚至不知道應該在什麼時候使用delete來釋放内存。比如說在編寫比較複雜的多線程程序的時候，申請的内存可能會有多個線程同時訪問，可能你自己都無法确定應該合适釋放這一塊内存。因此，如果能讓C 編譯器來自動完成内存的分配和釋放，那程序員的壓力就小很多了。

智能指針内存的分配和釋放都是由C 編譯器自動完成的。這就是智能指針存在的意義，我們可以将繁瑣的内存管理問題交給C 編譯器，而将精力放在我們的業務邏輯上。

智能指針的類型

C 11中提出的智能指針有三種類型：shared_ptr、unique_ptr、weak_ptr。使用這三種智能指針的時候需要包含庫memory。

(1) shared_ptr

shared_ptr（就是一種指針）管理内存的機制如下：shared_ptr采用引用計數的方式來管理所指向的對象。什麼意思呢？舉個例子：

現在有一個對象dog，有一個shared_ptr指向它， 此時它的引用計數為1；當有一個新的shared_ptr也指向了dog，那麼它的引用計數自動加1，為1；當指向了dog的shared_ptr了離開了它的作用域，引用計數減1，又變為1了。當引用技術為0時（也就是說所有指向dog的shared_ptr都離開了作用域），dog占用的内存自動釋放。

還不理解？沒關系，看一段代碼：

#include #include #include class Dog { private: std::string name_; public: Dog(std::string name) { std::cout << "Dog is created." << name << std::endl; name_ = name; } Dog() { std::cout << "Nameless dog created." << std::endl; name_ = "nameless"; } ~Dog() { std::cout << "dog is destroyed: " << name_ << std::endl; } void bark() { std::cout << "Dog " << name_ << " rules" << std::endl; } }; void foo() { //創建一個指針下面兩種方式都可以 //shared_ptr p(new Dog("Gunner")); std::shared_ptr p = std::make_shared("Gunner"); //p.use_count==1 std::cout << "p->use_count() = " << p.use_count() << std::endl; { std::shared_ptr p2 = p; //p.use_count==2 std::cout << "p->use_count() = " << p.use_count() << std::endl; p2->bark(); } //離開大括号時，p2的作用域結束，p的引用計數減1 //p.use_count==1 std::cout << "p->use_count() = " << p.use_count() << std::endl; p->bark(); } int main() { foo(); }

首先要注意下面幾點：

• 創建shared_ptr的方式有兩種
• 直接使用new關鍵字的方式: shared_ptr p(new Dog("Gunner"));
• 使用make_shared的方式:shared_ptr p = make_shared("Gunner");
• shared_ptr、make_shared都是在命名空間std當中，為了避免初學者誤會，我直接寫成了std::shared_ptr、std::make_shared的方式，而沒有使用using namespace std;

運行結果如下：

怎麼理解内存自動釋放了呢: 在foo()函數執行結束之後，智能指針p離開了作用域，它的引用計數減為0了，然後創建的Dog的對象的析構函數自動調用了，輸出: dog is destroyed: Gunner。

上面有幾個C 中的重要概念，稍微做一些解釋：

• 命名空間：命名空間也稱為名字空間，最通俗的理解就是一個命名的容器，一個空間内的變量、函數、類等的命名不可以相同，但是不同空間的命名可以相同。std是C 編譯器的命名空間，C 标準庫中的函數或者對象都是在命名空間std中定義的，所以我們要使用标準函數庫中的函數或對象都要使用std來限定。
• 析構函數: 析構函數和構造函數可以認為是一對函數。構造函數在創建一個類的對象時被自動調用，通常用來做一些初始化的工作。析構函數與構造函數相反，當對象結束其生命周期，如對象離開它的作用域，系統自動執行析構函數。析構函數往往用來做“清理善後” 的工作（例如在建立對象時用new開辟了一片内存空間，delete會自動調用析構函數後釋放内存）。

(2) unique_ptr

unique是獨一無二的意思。unique_ptr的涵義也是相似的，它表達的是一種獨占的思想，與shared_ptr最大的區别是unique_ptr不共享它的指針，某個時刻隻能有一個unique_ptr指向一個給定的對象。

創建unique_ptr的方式如下：

• 使用new關鍵字：std::unique_ptr ptr(new Example(1));
• 使用std::make_unique：std::unique_ptr ptr = std::make_unique(1);

常用的函數說明：

• get() : 返回被管理對象的指針
• release() : 返回指向被管理對象的指針，并釋放所有權
• swap() : 交換被管理對象

使用示例：

#include #include #include using namespace std; class Example { public: Example(int param = 0) { number = param; cout << "Example: " << number << endl; } ~Example() { cout << "~Example: " << number << endl; } void test_print() { cout << "in test print: number = " << number << endl; } void set_number(int num) { number = num; } private: int number; }; void test1() { unique_ptr ptr1 = make_unique(1); if (ptr1.get()) { ptr1.get()->test_print(); ptr1->set_number(2); (*ptr1).test_print(); } unique_ptr ptr2(new Example(20)); ptr2->test_print(); ptr1.swap(ptr2); cout << "ptr1和ptr2交換管理對象" << endl; ptr1->test_print(); ptr2->test_print(); } int main() { test1(); return 0; }

運行結果：

(3) weak_ptr

std::weak_ptr是一種智能指針。它對被std::shared_ptr管理的對象存在非擁有性（弱）引用。weak_ptr是為了配合shared_ptr而引入的一種智能指針，它不具有普通指針的行為，沒有重載運算符*和->，其最大作用在于協助shared_ptr工作，像旁觀者那樣觀測資源的使用情況。weak_ptr可以從一個shared_ptr或者另weak_ptr對象構造，獲得資源的觀測權。但weak_ptr沒有共享資源，它的構造不會引起指針引用計數的增加。

使用weak_ptr的成員函數use_count()可以觀測資源的引用計數，另一個成員函數expired()的功能等價于使得use_count==0，表示被觀測的資源(也就是shared_ptr管理的資源)已經不複存在。weak_ptr有一個重要的成員函數lock()可以從被觀測的shared_ptr中獲得一個可用的shared_ptr對象，從而操作資源。

weak_ptr被設計用來避免std::shared_ptr的循環引用。

什麼是循環引用問題，下面舉個例子說明一下：

假設現在有兩個類A、B，創建了兩個智能指針shared_ptr ptr_A、shared_ptr ptr_B分别指向了A、B兩個類的對象a、b。A中有個shared_ptr指向b，B中有個shared_ptr指向a。