C++11 unique_ptr智能指针详解

在《C++11 shared_ptr智能指针》的基础上，本节继续讲解 C++11 标准提供的另一种智能指针，即 unique_ptr 智能指针。



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：

1. #include <memory>
2. 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：

1. std::unique_ptr<int> p1();
2. 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：

1. 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：

1. std::unique_ptr<int> p4(new int);
2. std::unique_ptr<int> p5(p4);//错误，堆内存不共享
3. 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：

1. //自定义的释放规则
2. struct myDel
3. {
4. void operator()(int *p) {
5. delete p;
6. }
7. };
8. std::unique_ptr<int, myDel> p6(new int);
9. //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：

1. #include <iostream>
2. #include <memory>
3. using namespace std;
4. int main()
5. {
6. std::unique_ptr<int> p5(new int);
7. *p5 = 10;
8. // p 接收 p5 释放的堆内存
9. int * p = p5.release();
10. cout << *p << endl;
11. //判断 p5 是否为空指针
12. if (p5) {
13. cout << "p5 is not nullptr" << endl;
14. }
15. else {
16. cout << "p5 is nullptr" << endl;
17. }
18. std::unique_ptr<int> p6;
19. //p6 获取 p 的所有权
20. p6.reset(p);
21. cout << *p6 << endl;;
22. return 0;
23. }

程序执行结果为：

10

p5 is nullptr

10

------------------------------ 上面有误-------------

std::unique_ptr::release

pointer release() noexcept;

Release pointer

Releases ownership of its stored pointer, by returning its value and replacing it with a null pointer.



This call does not destroy the managed object, but the unique_ptr
object is released from the responsibility of deleting the object. Some
other entity must take responsibility for deleting the object at some
point.



To force the destruction of the object pointed, either use member function reset or perform an assignment operation on it.

Parameters

none

Return value

A pointer to the object managed by unique_ptr before the call.

pointer is a member type, defined as the pointer type that points to the type of object managed.

Example

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

// unique_ptr::release example #include <iostream> #include <memory> int main () { std::unique_ptr<int> auto_pointer (new int); int * manual_pointer; *auto_pointer=10; manual_pointer = auto_pointer.release(); // (auto_pointer is now empty) std::cout << "manual_pointer points to " << *manual_pointer << '\n'; delete manual_pointer; return 0; }

Edit & Run

Output:

manual_pointer points to 10

See also

unique_ptr::reset

Reset pointer (public member function
)

unique_ptr::get

Get pointer (public member function
)

unique_ptr::operator=

unique_ptr assignment (public member function
)