编辑“︁C++ 智能指针与容器”︁

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== 概述 ==
'''C++智能指针'''是一种自动管理动态内存的RAII（Resource Acquisition Is Initialization）对象，而'''容器'''是存储和管理对象集合的数据结构。将智能指针与标准库容器结合使用，可以安全高效地处理动态分配对象的生命周期问题，避免内存泄漏和悬空指针等问题。

智能指针主要包括：
* <code>std::unique_ptr</code>（独占所有权）
* <code>std::shared_ptr</code>（共享所有权）
* <code>std::weak_ptr</code>（避免循环引用）

== 智能指针与容器的结合 ==

=== 为什么需要结合使用？ ===
容器（如<code>std::vector</code>、<code>std::map</code>）通常存储原始指针时需手动释放内存，而智能指针能自动释放资源。结合使用可：
* 简化内存管理
* 避免容器元素的内存泄漏
* 支持异常安全

=== 基本用法示例 ===
以下示例展示<code>std::vector</code>与<code>std::unique_ptr</code>的结合：

<syntaxhighlight lang="cpp">
#include <iostream>
#include <memory>
#include <vector>

class MyClass {
public:
    MyClass(int val) : value(val) {
        std::cout << "Constructed: " << value << std::endl;
    }
    ~MyClass() {
        std::cout << "Destroyed: " << value << std::endl;
    }
    void print() const { std::cout << "Value: " << value << std::endl; }
private:
    int value;
};

int main() {
    std::vector<std::unique_ptr<MyClass>> vec;
    
    // 添加元素
    vec.push_back(std::make_unique<MyClass>(10));
    vec.push_back(std::make_unique<MyClass>(20));
    
    // 访问元素
    for (const auto& ptr : vec) {
        ptr->print();
    }
    
    // 自动释放内存
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

'''输出：'''
<pre>
Constructed: 10
Constructed: 20
Value: 10
Value: 20
Destroyed: 20
Destroyed: 10
</pre>

=== 所有权转移问题 ===
<code>std::unique_ptr</code>不可复制，但可通过移动语义转移所有权：

<syntaxhighlight lang="cpp">
std::vector<std::unique_ptr<MyClass>> vec1;
auto ptr = std::make_unique<MyClass>(30);
vec1.push_back(std::move(ptr));  // 所有权转移
</syntaxhighlight>

== 高级应用场景 ==

=== 共享所有权的容器 ===
当需要多个容器共享对象时，使用<code>std::shared_ptr</code>：

<syntaxhighlight lang="cpp">
std::vector<std::shared_ptr<MyClass>> sharedVec1;
std::vector<std::shared_ptr<MyClass>> sharedVec2;
auto sharedObj = std::make_shared<MyClass>(99);

sharedVec1.push_back(sharedObj);
sharedVec2.push_back(sharedObj);  // 共享所有权
</syntaxhighlight>

=== 避免循环引用 ===
使用<code>std::weak_ptr</code>打破循环引用：

<syntaxhighlight lang="cpp">
struct Node {
    std::shared_ptr<Node> next;
    std::weak_ptr<Node> prev;  // 避免循环引用
};
</syntaxhighlight>

== 性能考量 ==

=== 内存开销对比 ===
{| class="wikitable"
|+ 智能指针内存开销
! 类型 !! 额外开销
|-
| <code>std::unique_ptr</code> || 无（仅存储指针）
|-
| <code>std::shared_ptr</code> || 控制块（引用计数等）
|-
| <code>std::weak_ptr</code> || 同<code>shared_ptr</code>
|}

=== 容器选择建议 ===
* 优先使用<code>std::unique_ptr</code>（性能最优）
* 需要共享时再用<code>std::shared_ptr</code>
* 关联容器（如<code>std::map</code>）的键避免用智能指针

== 实际案例 ==

=== 场景：对象池管理 ===
使用<code>std::vector<std::unique_ptr<Texture>></code>管理游戏资源：

<syntaxhighlight lang="cpp">
class TexturePool {
private:
    std::vector<std::unique_ptr<Texture>> textures;
public:
    void load(const std::string& path) {
        textures.push_back(std::make_unique<Texture>(path));
    }
    // 其他管理接口...
};
</syntaxhighlight>

=== 场景：多线程安全共享 ===
线程安全的共享数据容器：

<syntaxhighlight lang="cpp">
std::vector<std::shared_ptr<const Data>> getSnapshot() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(dataMutex);
    return currentData;  // 返回共享数据的副本
}
</syntaxhighlight>

== 常见问题 ==

=== Q1: 能否在容器中存储<code>auto_ptr</code>？ ===
{{Warning|C++17已移除<code>auto_ptr</code>，绝对不要使用！}}

=== Q2: 如何排序智能指针容器？ ===
提供自定义比较器：

<syntaxhighlight lang="cpp">
std::sort(vec.begin(), vec.end(), 
    [](const std::unique_ptr<MyClass>& a, const std::unique_ptr<MyClass>& b) {
        return a->value < b->value;
    });
</syntaxhighlight>

== 总结 ==
* 优先选择<code>std::unique_ptr</code> + 容器组合
* 共享所有权时使用<code>std::shared_ptr</code>
* 注意容器的操作可能影响智能指针的生命周期

<mermaid>
graph LR
    A[原始指针容器] -->|问题| B(内存泄漏风险)
    A -->|问题| C(异常不安全)
    D[智能指针容器] -->|解决| B
    D -->|解决| C
</mermaid>

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