Welche Arten von C++-Smartpointern gibt es und welche Unterschiede gibt es?

C++ bietet mehrere intelligente Zeigertypen, um Speicherfehler zu vermeiden: unique_ptr: hat den alleinigen Besitz der zugrunde liegenden Ressource und gibt die Ressource automatisch frei, wenn sie den Gültigkeitsbereich verlässt. shared_ptr: hat den gemeinsamen Besitz der zugrunde liegenden Ressource und gibt die Ressource frei, wenn der letzte shared_ptr zerstört wird. schwacher_ptr: Hat einen schwachen Besitz der zugrunde liegenden Ressource und verhindert nicht die Freigabe der Ressource, kann aber sicher prüfen, ob die Ressource vorhanden ist. Die Auswahl eines Smart-Pointer-Typs hängt von den Eigentumsanforderungen ab: unique_ptr für eindeutiges Eigentum, shared_ptr für gemeinsames Eigentum und schwacher_ptr für die Handhabung baumelnder Zeiger.

Arten von Smart Pointern und ihre Unterschiede in C++

In C++ ist ein Smart Pointer ein leichtgewichtiges Objekt, das einen Rohzeiger kapselt und ihn automatisch freigibt, wenn der ursprüngliche Zeiger den Gültigkeitsbereich verlässt. Intelligente Zeiger helfen dabei, Fehler wie Speicherverluste und baumelnde Zeiger zu vermeiden.

Die C++-Standardbibliothek bietet mehrere Smart-Pointer-Typen, jeder mit seinem eigenen einzigartigen Zweck und seiner eigenen Semantik. Im Folgenden sind die Haupttypen von Smart Pointern aufgeführt:

• auto_ptr: Ein Smart Pointer, der die Ressource, auf die er zeigt, automatisch freigibt, wenn sie den Gültigkeitsbereich verlässt. auto_ptr ist in C++11 aufgrund seiner Eigentumsübertragungssemantik veraltet.
• unique_ptr: Ein intelligenter Zeiger, der den eindeutigen Besitz der zugrunde liegenden Ressource darstellt. Sobald ein unique_ptr erstellt wurde, können Sie keinen weiteren unique_ptr erstellen, der auf dieselbe Ressource verweist. Dies ist der einfachste Smart-Pointer-Typ.
• shared_ptr: Ein intelligenter Zeiger, der den gemeinsamen Besitz der zugrunde liegenden Ressource darstellt. Es können mehrere shared_ptr erstellt werden, die auf dieselbe Ressource verweisen. Wenn der letzte shared_ptr zerstört wird, wird die zugrunde liegende Ressource freigegeben.
• weak_ptr: Ein intelligenter Zeiger, der einen schwachen Besitz der zugrunde liegenden Ressource darstellt. schwach_ptr verhindert nicht die Freigabe der zugrunde liegenden Ressource, es kann jedoch sicher überprüft werden, ob die zugrunde liegende Ressource noch vorhanden ist.

Praktisches Beispiel

Betrachten Sie den folgenden Codeausschnitt:

// unique_ptr 示例
{
    unique_ptr<string> str = make_unique<string>("Hello");
    cout << *str << endl; // 输出: Hello
} // str 超出作用域并释放 "Hello"

In diesem Beispiel gibt unique_ptr 确保在 str die Zeichenfolge „Hallo“ frei, wenn sie den Gültigkeitsbereich verlässt.

Unterschiede

Hier ist eine Zusammenfassung der Hauptunterschiede zwischen den verschiedenen Arten von Smart Pointern:

Funktionen	unique_ptr	shared_ptr	weak_ptr
Nur Eigentum		Geteilt	Schwach
Übertragung	nicht unterstützt	unterstützt	nicht unterstützt
Bereich	gibt Rohzeiger frei	gibt Rohzeiger nicht frei (bis die letzte Referenz weg ist)	verhindert nicht Rohkost Zeiger vor der Freigabe
Sicherheit	Am sichersten	Weniger sicher	Am wenigsten sicher

Auswahl des richtigen Smart-Pointers

Die Auswahl des richtigen Smart-Pointer-Typs hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab . Für eindeutige Eigentumsszenarien wird unique_ptr bevorzugt. Für gemeinsames Eigentum ist shared_ptr die beste Wahl. schwach_ptr ist nützlich für den Umgang mit baumelnden Zeigern und die Implementierung von Zirkelverweisen.

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