unique_ptr

std::unique_ptr 是 C++11 引入的智能指针类型，用于管理动态分配的对象。它的核心特点是：独占所有权，不能被复制，只能被移动。

它通过 RAII（资源获取即初始化）机制在对象生命周期结束时自动释放资源，能显著减少 new / delete 手动管理导致的内存泄漏风险。

头文件与基本特征

使用 unique_ptr 时，通常包含：

#include <memory>

主要特征：

特征	说明
所有权模型	独占所有权（同一时刻只有一个 unique_ptr 拥有对象）
拷贝语义	禁止拷贝
移动语义	支持移动（std::move）
释放时机	指针析构时自动释放
自定义删除器	支持

基本用法

推荐使用 std::make_unique（C++14 起可用）创建对象：

#include <iostream>
#include <memory>

int main() {
	std::unique_ptr<int> p = std::make_unique<int>(42);
	std::cout << *p << '\n';
	return 0;
}

如果你严格处于 C++11 环境，没有 make_unique，可临时写成：

std::unique_ptr<int> p(new int(42));

交互演示（MDX + React）

下面这个交互面板用于演示 move、reset、release 的状态变化。它不是执行真实 C++ 代码，而是可视化 unique_ptr 所有权规则。

std::unique_ptr 所有权演示

通过点击按钮观察 move / reset / release 的状态变化。

MDX + React

ptrAResource#1

ptrBnullptr

released rawnone

ptrA 拥有对象

最近操作

• 初始化: ptrA -> Resource#1

不能拷贝，只能移动

unique_ptr 不允许拷贝：

std::unique_ptr<int> p1(new int(10));
// std::unique_ptr<int> p2 = p1; // 编译错误

如果要转移所有权，必须移动：

#include <memory>

int main() {
	std::unique_ptr<int> p1(new int(10));
	std::unique_ptr<int> p2 = std::move(p1);

	// 现在 p1 == nullptr, p2 拥有对象
	return 0;
}

移动后，源指针通常变为空指针，应先判断再解引用。

常用成员函数

函数	作用
get()	获取裸指针（不转移所有权）
release()	放弃所有权并返回裸指针（需要手动释放）
reset(ptr)	释放当前对象并接管新对象
reset()	释放当前对象并置空
swap(other)	与另一个 unique_ptr 交换所有权
operator* / operator->	像普通指针一样访问对象
operator bool	判断是否为空

get()

get() 只借出裸指针，不改变所有权：

std::unique_ptr<int> p(new int(5));
int* raw = p.get();

raw 不能被 delete，因为资源仍由 p 管理。

release()

release() 会交出所有权：

std::unique_ptr<int> p(new int(5));
int* raw = p.release();

// p 变为空，raw 需要手动 delete
delete raw;

reset()

reset() 用于替换或清空托管对象：

std::unique_ptr<int> p(new int(5));
p.reset(new int(9)); // 先释放 5，再接管 9
p.reset();           // 释放 9 并置空

作为函数参数与返回值

作为参数（转移所有权）

#include <memory>

void consume(std::unique_ptr<int> p) {
	// p 在函数结束时自动释放
}

int main() {
	std::unique_ptr<int> p(new int(7));
	consume(std::move(p));
	return 0;
}

作为返回值

#include <memory>

std::unique_ptr<int> createValue() {
	return std::unique_ptr<int>(new int(99));
}

int main() {
	std::unique_ptr<int> p = createValue();
	return 0;
}

返回 unique_ptr 是工厂函数的常见写法，表达“创建者把所有权交给调用者”。

管理数组

unique_ptr 可以管理动态数组：

#include <memory>

int main() {
	std::unique_ptr<int[]> arr(new int[3]);
	arr[0] = 1;
	arr[1] = 2;
	arr[2] = 3;
	return 0;
}

数组版本使用 unique_ptr<T[]>，它会调用 delete[]。

自定义删除器

当资源不是用 delete 释放时，可以提供删除器：

#include <cstdio>
#include <memory>

struct FileCloser {
	void operator()(FILE* file) const {
		if (file) {
			std::fclose(file);
		}
	}
};

int main() {
	std::unique_ptr<FILE, FileCloser> fp(std::fopen("data.txt", "w"));
	if (fp) {
		std::fputs("hello\n", fp.get());
	}
	return 0;
}

这让 unique_ptr 不仅能管内存，也能管文件句柄、套接字等资源。

使用注意

1. 不要拷贝 unique_ptr，只能 std::move。
2. 移动后源指针通常为空，不要直接解引用。
3. get() 只是观察，不转移所有权。
4. 调用了 release() 就要负责后续释放，否则会泄漏。
5. 尽量避免直接 new，优先 make_unique（可用时）。
6. 需要共享所有权时，用 std::shared_ptr，不要硬把 unique_ptr 复制给多个地方。

小结

std::unique_ptr 是现代 C++ 里最基础也最重要的资源管理工具之一。它把“谁负责释放资源”这个问题变成编译期可检查的所有权模型，在保证性能的同时显著降低内存泄漏风险。掌握移动语义、reset、release 和函数间传递模式后，基本就能覆盖多数日常使用场景。