c++++ 智能指针类型比较:unique_ptr:独占所有权,开销低(1 个指针大小);shared_ptr:共享所有权,开销高(引用计数、控制块);weak_ptr:弱引用,开销低(1 个指针大小)。适用场景:频繁分配/释放:unique_ptr共享所有权:shared_ptr 或 weak_ptr按引用计数管理内存:shared_ptr
不同 C++ 智能指针类型的性能和开销比较
智能指针是 C++ 中用于管理动态分配内存的类模板。它们提供了内存管理的便利性和安全性,消除了手动管理指针的需要。不同的智能指针类型提供了不同的功能和开销,了解这些差异对于在应用程序中做出最佳选择至关重要。
类型和开销
C++ 中最常用的智能指针类型包括:
- unique_ptr:独占所有权的指针,用于管理单一对象的生命周期。开销:低(1 个指针大小)
- shared_ptr:共享所有权的指针,允许多个指针同时引用同一对象。开销:高(引用计数、控制块)
- weak_ptr:弱引用,不参与对象的引用计数,不会阻止对象被删除。开销:低(1 个指针大小)
性能比较
不同智能指针类型的性能因使用场景而异。对于执行频繁的指针分配和释放的操作,开销较低的 unique_ptr 会带来更好的性能。
对于共享所有权的情况,shared_ptr 是一种健壮且易于使用的解决方案,但其引用计数机制会带来开销。在这种情况下,可以考虑使用 weak_ptr 来实现非所有权共享。
实战案例
假设我们有一个需要管理动态分配的字符串容器的函数。我们可以使用不同的智能指针类型来管理容器的生命周期:
// 使用 unique_ptr
void example_unique_ptr() {
// 分配并初始化字符串容器
auto container = std::make_unique<std::vector<std::string>>(100);
// 对容器进行操作
// 不再需要容器后,unique_ptr 自动释放它
}
// 使用 shared_ptr
void example_shared_ptr() {
std::shared_ptr<std::vector<std::string>> container;
{
// 创建一个临时的 shared_ptr,指向动态分配的容器
auto tmp = std::make_shared<std::vector<std::string>>(100);
container = tmp; // 将所有权转移到 container
// 对容器进行操作
}
// 离开<a style='color:#f60; text-decoration:underline;' href="https://www.php.cn/zt/35787.html" target="_blank">作用域</a>时,tmp 失效,但 container 仍指向容器
// 等到所有 shared_ptr 引用都被销毁后,容器才会被释放
}
// 使用 weak_ptr
void example_weak_ptr() {
std::shared_ptr<std::vector<std::string>> container;
{
// 创建一个临时 shared_ptr,没有直接所有权
auto tmp = std::make_shared<std::vector<std::string>>(100);
std::weak_ptr<std::vector<std::string>> weak_container(tmp);
// 对容器进行操作
if (auto locked = weak_container.lock()) {
// locked 现在是一个指向容器的 shared_ptr
}
}
// 离开作用域时,tmp 失效,container 可能仍然存在
// 如果没有其他 shared_ptr 引用容器,它会被释放
}
选择指南
选择最合适的智能指针类型取决于应用程序的具体需求:
- 独占所有权和频繁的分配/释放操作:unique_ptr
- 共享所有权和对开销的敏感性:weak_ptr 或 shared_ptr
- 按引用计数管理内存:shared_ptr