C++ 智能指针的底层实现原理有哪些？

C++ 智能指针通过指针计数、析构函数和虚函数表实现自动内存管理。指针计数跟踪引用数，当引用数降为 0 时，析构函数释放原始指针。虚函数表启用多态性，允许针对不同类型的智能指针实现特定行为。

C++ 智能指针的底层实现原理

C++ 智能指针是一个类模板，用于管理原始指针的生命周期，提供自动内存管理功能，从而避免手动内存管理带来的问题，例如内存泄漏和野指针。

智能指针的底层实现机制主要包括：

指针计数

智能指针内部有一个引用计数，用于跟踪有多少对象引用了它所管理的原始指针。每个对象引用智能指针都会增加引用计数，每个对象取消引用智能指针都会减少引用计数。当引用计数降为 0 时，智能指针会自动释放它所管理的原始指针。

析构函数

智能指针的析构函数负责在对象销毁时释放它所管理的原始指针。当智能指针的引用计数降为 0 时，析构函数将被调用，释放原始指针并将其指向 nullptr。

虚函数表

智能指针使用虚函数表来实现多态性。通过继承一个基类，可以为不同类型的智能指针（例如 shared_ptr、unique_ptr）实现不同的行为，例如引用计数的增加和减少方式。

实战案例

下面是一个使用 unique_ptr 管理原始指针的示例：

#include <memory>

class Example {
public:
    Example() {
        std::cout << "Example constructor called" << std::endl;
    }

    ~Example() {
        std::cout << "Example destructor called" << std::endl;
    }
};

int main() {
    // 使用 unique_ptr 创建智能指针
    std::unique_ptr<Example> example(new Example);

    // 使用智能指针访问原始指针
    example->Example();

    // 离开 scope 时，unique_ptr 将自动释放原始指针
    return 0;
}

在上面的示例中，unique_ptr 确保在 main 函数退出时自动释放 Example 对象，无论是否发生异常。

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