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作为智能指针的一种,unique_ptr 指针自然也具备“在适当时机自动释放堆内存空间”的能力。和 shared_ptr 指针最大的不同之处在于,unique_ptr 指针指向的堆内存无法同其它 unique_ptr 共享,也就是说,每个 unique_ptr 指针都独自拥有对其所指堆内存空间的所有权。
这也就意味着,每个 unique_ptr 指针指向的堆内存空间的引用计数,都只能为 1,一旦该 unique_ptr 指针放弃对所指堆内存空间的所有权,则该空间会被立即释放回收。
unique_ptr 智能指针是以模板类的形式提供的,unique_ptr<T>(T 为指针所指数据的类型)定义在<memory>
头文件,并位于 std 命名空间中。因此,要想使用 unique_ptr 类型指针,程序中应首先包含如下 2 条语句:
- #include <memory>
- using namespace std;
第 2 句并不是必须的,可以不添加,则后续在使用 unique_ptr 指针时,必须标注
std:: 。
unique_ptr智能指针的创建
考虑到不同实际场景的需要,unique_ptr<T> 模板类提供了多个实用的构造函数,这里给读者列举了几种常用的构造 unique_ptr 智能指针的方式。
1) 通过以下 2 种方式,可以创建出空的 unique_ptr 指针:
- std::unique_ptr<int> p1();
- std::unique_ptr<int> p2(nullptr);
2) 创建 unique_ptr 指针的同时,也可以明确其指向。例如:
- std::unique_ptr<int> p3(new int);
由此就创建出了一个 p3 智能指针,其指向的是可容纳 1 个整数的堆存储空间。
和可以用 make_shared<T>() 模板函数初始化 shared_ptr 指针不同,C++11 标准中并没有为 unique_ptr 类型指针添加类似的模板函数。
3) 基于 unique_ptr 类型指针不共享各自拥有的堆内存,因此 C++11 标准中的 unique_ptr 模板类没有提供拷贝构造函数,只提供了移动构造函数。例如:
- std::unique_ptr<int> p4(new int);
- std::unique_ptr<int> p5(p4);//错误,堆内存不共享
- std::unique_ptr<int> p5(std::move(p4));//正确,调用移动构造函数
值得一提的是,对于调用移动构造函数的 p4 和 p5 来说,p5 将获取 p4 所指堆空间的所有权,而 p4 将变成空指针(nullptr)。
4) 默认情况下,unique_ptr 指针采用 std::default_delete<T> 方法释放堆内存。当然,我们也可以自定义符合实际场景的释放规则。值得一提的是,和 shared_ptr 指针不同,为 unique_ptr 自定义释放规则,只能采用函数对象的方式。例如:
- //自定义的释放规则
- struct myDel
- {
- void operator()(int *p) {
- delete p;
- }
- };
- std::unique_ptr<int, myDel> p6(new int);
- //std::unique_ptr<int, myDel> p6(new int, myDel());
unique_ptr<T>模板类提供的成员方法
为了方便用户使用 unique_ptr 智能指针,unique_ptr<T> 模板类还提供有一些实用的成员方法,它们各自的功能如表 1 所示。
表 1 unique_ptr指针可调用的成员函数 成员函数名 功 能 operator*() 获取当前 unique_ptr 指针指向的数据。 operator->() 重载 -> 号,当智能指针指向的数据类型为自定义的结构体时,通过 -> 运算符可以获取其内部的指定成员。 operator =() 重载了 = 赋值号,从而可以将 nullptr 或者一个右值 unique_ptr 指针直接赋值给当前同类型的 unique_ptr 指针。 operator []() 重载了 [] 运算符,当 unique_ptr 指针指向一个数组时,可以直接通过 [] 获取指定下标位置处的数据。 get() 获取当前 unique_ptr 指针内部包含的普通指针。 get_deleter() 获取当前 unique_ptr 指针释放堆内存空间所用的规则。 operator bool() unique_ptr 指针可直接作为 if 语句的判断条件,以判断该指针是否为空,如果为空,则为 false;反之为 true。 release() 释放当前 unique_ptr 指针对所指堆内存的所有权,但该存储空间并不会被销毁。 reset(p) 其中 p 表示一个普通指针,如果 p 为 nullptr,则当前 unique_ptr 也变成空指针;反之,则该函数会释放当前 unique_ptr 指针指向的堆内存(如果有),然后获取 p 所指堆内存的所有权(p 为 nullptr)。 swap(x) 交换当前 unique_ptr 指针和同类型的 x 指针。 除此之外,C++11标准还支持同类型的 unique_ptr 指针之间,以及 unique_ptr 和 nullptr 之间,做 ==,!=,<,<=,>,>= 运算。
下面程序给大家演示了 unique_ptr 智能指针的基本用法,以及该模板类提供了一些成员方法的用法:
- #include <iostream>
- #include <memory>
- using namespace std;
- int main()
- {
- std::unique_ptr<int> p5(new int);
- *p5 = 10;
- // p 接收 p5 释放的堆内存
- int * p = p5.release();
- cout << *p << endl;
- //判断 p5 是否为空指针
- if (p5) {
- cout << "p5 is not nullptr" << endl;
- }
- else {
- cout << "p5 is nullptr" << endl;
- }
- std::unique_ptr<int> p6;
- //p6 获取 p 的所有权
- p6.reset(p);
- cout << *p6 << endl;;
- return 0;
- }
程序执行结果为:
10
p5 is nullptr
10