unique_ptr和shared_ptr之间的区别

Question

unique_ptr和shared_ptr之间的区别

c++pointersc++11shared-ptrunique-ptr

342

可能的重复问题:
pimpl: shared_ptr或unique_ptr
智能指针（boost）解释

有人可以解释一下shared_ptr和unique_ptr之间的区别吗？

- smallB

智能指针boost解释 - legion

4个回答

99

unique_ptr是轻量级的智能指针，如果你有一个动态对象，只有一个消费者（因此“unique”）负责, 例如需要维护一些动态分配的对象的包装类，那么它就是首选。 unique_ptr几乎没有开销。它不可复制，但可移动。其类型为template <typename D, typename Deleter> class unique_ptr;，所以它依赖于两个模板参数。

unique_ptr也是旧版C++中auto_ptr想要成为的东西，但由于该语言的限制而无法实现。

另一方面，shared_ptr则是一个非常不同的概念。明显的区别是，您可以让多个消费者共享动态对象的责任（因此“shared”），并且仅在所有共享指针都消失时才会销毁对象。此外，您可以拥有观察弱指针，这些指针将智能地被通知，如果它们跟随的共享指针已经消失。

内部，shared_ptr具有更多的功能：有一个引用计数，它会被原子方式更新以允许在并发代码中使用。此外，还有大量的分配操作，一个用于内部记账“引用控制块”，另一个（通常）用于实际成员对象。

但是还有另一个重要的区别：共享指针的类型始终为template <typename T> class shared_ptr;，尽管您可以使用自定义删除器和自定义分配器进行初始化。删除器和分配器使用类型擦除和虚函数调度进行跟踪，这增加了类的内部负担，但具有巨大的优势，即不同类型的T的共享指针都是兼容的，无论删除和分配的细节如何。因此，它们真正表达了“对T的共享责任”的概念，而不会给消费者带来负担！

无论shared_ptr还是unique_ptr都被设计为按值传递（对于唯一指针，显然需要可移动性）。由于它们的强大功能，两者都不应让您担心开销，但如果您有选择，则应首选unique_ptr，只有在确实需要共享责任时才使用shared_ptr。

- Kerrek SB

4

"旨在按值传递设计" - Ajay

4

因为我对shared_ptr的引用计数器实际上可以在哪里产生困惑（毕竟，多个shared_ptrs和单个共享资源意味着只有一个共享引用计数器，对吧？所以计数器不能包含在shared_ptr中）。这是我看到的第一个解答我的问题的shared_ptr解释;会分配一个单独的引用计数器。它可能在计数0->1时分配一次，在计数1->0时释放，就像受控制的资源一样。 - Bill Forster

1

如果你无法复制它，如何通过值传递它？ - splinter123

12

通过移动它！ - Kerrek SB

2

@Farzan：是的，确切如此。你可以使用临时对象调用函数（根据定义，无法访问该临时对象），或者你需要传递像std::move(x)这样的参数，这意味着x被移动。 - Kerrek SB

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unique_ptr
是一种独占对象的智能指针。

shared_ptr
是一种用于共享所有权的智能指针，它支持拷贝和移动。多个智能指针实例可以共同拥有同一个资源。只要最后一个拥有该资源的智能指针超出范围，该资源就会被释放。

- Alok Save

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当用unique_ptr包装一个指针时，你不能拥有多个unique_ptr的副本。而shared_ptr则持有一个引用计数器来统计所存储指针的副本数量。每次复制shared_ptr时，该计数器会增加一次；每次销毁shared_ptr时，该计数器会减少一次。当这个计数器减少到0时，存储的对象就会被销毁。

- neodelphi

1

计数器是一种实现细节。重要的是，“共享指针”家族中彼此复制的成员能够确定何时销毁家族的最后一个成员。 - curiousguy

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可以查看英文原文，
原文链接

- templatetypedef · Accepted Answer

这两个类都是智能指针，这意味着它们自动（在大多数情况下）在不再引用对象时释放它们所指向的对象。两者之间的区别在于每种类型的指针可以引用多少个资源。

使用 unique_ptr 时，最多只能有一个 unique_ptr 指向任何一个资源。当该 unique_ptr 被销毁时，资源会自动回收。因为任何资源只能有一个 unique_ptr，试图复制 unique_ptr 将导致编译时错误。例如，此代码是非法的：

unique_ptr<T> myPtr(new T);       // Okay
unique_ptr<T> myOtherPtr = myPtr; // Error: Can't copy unique_ptr

然而，unique_ptr可以使用新的移动语义进行移动：

unique_ptr<T> myPtr(new T);                  // Okay
unique_ptr<T> myOtherPtr = std::move(myPtr); // Okay, resource now stored in myOtherPtr

同样地，你可以像这样做：

unique_ptr<T> MyFunction() {
    unique_ptr<T> myPtr(/* ... */);

    /* ... */

    return myPtr;
}

这个习语的意思是“我将一个托管资源归还给你。如果你不显式地捕获返回值，那么该资源将被清除。如果你这样做了，那么你现在拥有该资源的独占所有权。”通过这种方式，你可以把unique_ptr看作是auto_ptr的更安全、更好的替代品。

另一方面，shared_ptr允许多个指针指向同一个资源。当最后一个指向该资源的shared_ptr被销毁时，该资源将被释放。例如，下面的代码是完全合法的：

shared_ptr<T> myPtr(new T);       // Okay
shared_ptr<T> myOtherPtr = myPtr; // Sure!  Now have two pointers to the resource.

在内部，shared_ptr使用引用计数来跟踪有多少指针引用资源，因此您需要小心不要引入任何引用循环。

简而言之：

当您想要一个单一指向对象的指针，并且当该单一指针被销毁时将回收该对象时，请使用unique_ptr。
当您想要多个指针指向同一资源时，请使用shared_ptr。