文章目录
- 一、原始指针容易发生内存泄漏
- 二、使用构造函数和析构函数解决内存泄漏
- 三、shared_ptr共享的智能指针
- 四、weak_ptr弱引用的智能指针
- 五、unique_ptr独占的智能指针
- 六、性能与安全的权衡
- 七、智能指针的简单实现
- 八、附录：全部代码
一、原始指针容易发生内存泄漏
C++ 程序设计中使用堆内存是非常频繁的操作，堆内存的申请和释放都由程序员自己管理。但使用普通指针，容易造成内存泄露（忘记释放）、二次释放、程序发生异常时内存泄露等问题等。所以 C++11 就引入了智能指针。
C 语言中最常使用的是malloc()函数分配内存，free()函数释放内存，而 C++ 中对应的是new、delete关键字。malloc()只是分配了内存，而new则更进一步，不仅分配了内存，还调用了构造函数进行初始化。
二、使用构造函数和析构函数解决内存泄漏
C++ 中的构造函数和析构函数十分强大，可以使用构造和析构解决上面的内存泄漏问题。就算发生了异常，也能够保证析构函数成功执行。但是在多个引用和多线程的时候还是会出现问题。
C++11 中引入了智能指针（Smart Pointer），它利用了一种叫做 RAII（资源获取即初始化）的技术将普通的指针封装为一个栈对象。当栈对象的生存周期结束后，会在析构函数中释放掉申请的内存，从而防止内存泄漏。这使得智能指针实质是一个对象，行为表现的却像一个指针。
智能指针主要分为shared_ptr、unique_ptr和weak_ptr三种，使用时需要引用头文件。C++98 中还有auto_ptr，基本被淘汰了，不推荐使用。而 C++11 中shared_ptr和weak_ptr都是参考boost库实现的。
三、shared_ptr共享的智能指针
四、weak_ptr弱引用的智能指针
shared_ptr的一个最大的陷阱是循环引用，循环引用会导致堆内存无法正确释放，导致内存泄漏。
要想解决上面循环引用的问题，只能引入新的智能指针std::weak_ptr。std::weak_ptr有什么特点呢？与std::shared_ptr最大的差别是在赋值的时候，不会引起智能指针计数增加。
五、unique_ptr独占的智能指针
unique_ptr相对于其他两个智能指针更加简单，它和shared_ptr使用差不多，但是功能更为单一，它是一个独占型的智能指针，不允许其他的智能指针共享其内部的指针，更像原生的指针（但更为安全，能够自己释放内存）。不允许赋值和拷贝操作，只能够移动。
六、性能与安全的权衡
使用智能指针虽然能够解决内存泄漏问题，但是也付出了一定的代价。以shared_ptr举例：
- shared_ptr的大小是原始指针的两倍，因为它的内部有一个原始指针指向资源，同时有个指针指向引用计数。
- 引用计数的内存必须动态分配。虽然一点可以使用make_shared()来避免，但也存在一些情况下不能够使用make_shared()。
- 增加和减小引用计数必须是原子操作，因为可能会有读写操作在不同的线程中同时发生。
