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概述

内存管理是C++中的一个常见的错误和bug来源。在大部分情形中，这些bug来自动态分配内存和指针的使用：当多次释放动态分配的内存时，可能会导致内存损坏或者致命的运行时错误；当忘记释放动态分配的内存时，会导致内存泄露。

所以，我们需要智能指针来帮助我们管理动态分配的内存。其来源于一个事实：栈比堆要安全的多，因为栈上的变量离开作用域后，会自动销毁并清理。智能指针结合了栈上变量的安全性和堆上变量的灵活性。

C++ 标准提供了 3 种智能指针，分别是 shared_ptr、unique_ptr 和 weak_ptr，本节我们给大家讲解 unique_ptr 智能指针的特性和用法。

关于 shared_ptr 智能指针，可以阅读《C++11之shared_ptr智能指针基础学习》一节；

关于 weak_ptr 智能指针，可以阅读《C++11之weak_ptr智能指针基础学习》一节。

unique_ptr特点

作为智能指针的一种，unique_ptr 指针自然也具备“在适当时机自动释放堆内存空间”的能力。

std::unique_ptr 和 shared_ptr 指针最大的不同之处在于： unique_ptr 指针指向的堆内存无法同其它 unique_ptr 共享，也就是说，每个 unique_ptr 指针都独自拥有对其所指堆内存空间的所有权。这也就意味着，每个 unique_ptr 指针指向的堆内存空间的引用计数，都只能为 1，一旦该 unique_ptr 指针放弃对所指堆内存空间的所有权，则该空间会被立即释放回收。所以我们一般使用unique_ptr来实现单例模式

unique_ptr的创建

unique_ptr 智能指针是以模板类的形式提供的，unique_ptr<T>（T 为指针所指数据的类型）定义在<memory>头文件，并位于 std 命名空间中。因此，要想使用 unique_ptr 类型指针，程序中应首先包含如下语句：

1	include <memory>

考虑到不同实际场景的需要，unique_ptr<T> 模板类提供了多个实用的构造函数，这里给读者列举了几种常用的构造 unique_ptr 智能指针的方式。

1) 通过以下 2 种方式，可以创建出空的 unique_ptr 指针：

1 2	std::unique_ptr<int> p1(); std::unique_ptr<int> p2(nullptr);

2) 创建 unique_ptr 指针的同时，也可以明确其指向。例如：

1	std::unique_ptr<int> p3(new int);

由此就创建出了一个 p3 智能指针，其指向的是可容纳 1 个整数的堆存储空间。

和可以用 make_shared() 模板函数初始化 shared_ptr 指针不同，C++11 标准中并没有为 unique_ptr 类型指针添加类似的模板函数。

3) 基于 unique_ptr 类型指针不共享各自拥有的堆内存，因此 C++11 标准中的 unique_ptr 模板类没有提供拷贝构造函数，只提供了移动构造函数。例如：

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std::unique_ptr<int> p4(new int);
std::unique_ptr<int> p5(p4);//错误，堆内存不共享
std::unique_ptr<int> p5(std::move(p4));//正确，调用移动构造函数

值得一提的是，对于调用移动构造函数的 p4 和 p5 来说，p5 将获取 p4 所指堆空间的所有权，而 p4 将变成空指针（nullptr）。很容易理解，这个也是unique_ptr的特点：每个 unique_ptr 指针都独自拥有对其所指堆内存空间的所有权。

4) 默认情况下，unique_ptr 指针采用 std::default_delete<T> 方法释放堆内存。当然，我们也可以自定义符合实际场景的释放规则。值得一提的是，和 shared_ptr 指针不同，为 unique_ptr 自定义释放规则，只能采用函数对象的方式。例如：

//自定义的释放规则
struct myDel
{
    void operator()(int *p) {
        delete p;
    }
};
std::unique_ptr<int, myDel> p6(new int);
//std::unique_ptr<int, myDel> p6(new int, myDel());

5) C++14的创建函数： make_unique

使用过程中，主要有这么几个关键点：

make_unique 同 unique_ptr 、auto_ptr 等一样，都是 smart pointer，可以取代new 并且无需 delete pointer，有助于代码管理。
make_unique 创建并返回 unique_ptr 至指定类型的对象，这一点从其构造函数能看出来。make_unique相较于unique_ptr 则更加安全。
编译器不同，make_unique 要求更新（Visual Studio 2015）。

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// _parser = std::unique_ptr<ModelParser>(new ModelParser());
// 尽量使用下面make_unique指针的方法，而不是直接new
_parser = std::make_unique<ModelParser>();

unique_ptr<T>模板类提供的成员方法

为了方便用户使用 unique_ptr 智能指针，unique_ptr<T> 模板类还提供有一些实用的成员方法，它们各自的功能如表 1 所示。

成员函数名	功能
operator*()	获取当前 unique_ptr 指针指向的数据。
operator->()	重载 -> 号，当智能指针指向的数据类型为自定义的结构体时，通过 -> 运算符可以获取其内部的指定成员。
operator =()	重载了 = 赋值号，从而可以将 nullptr 或者一个右值 unique_ptr 指针直接赋值给当前同类型的 unique_ptr 指针。
operator []()	重载了 [] 运算符，当 unique_ptr 指针指向一个数组时，可以直接通过 [] 获取指定下标位置处的数据。
get()	获取当前 unique_ptr 指针内部包含的普通指针。
get_deleter()	获取当前 unique_ptr 指针释放堆内存空间所用的规则。
operator bool()	unique_ptr 指针可直接作为 if 语句的判断条件，以判断该指针是否为空，如果为空，则为 false；反之为 true。
release()	释放当前 unique_ptr 指针对所指堆内存的所有权，但该存储空间并不会被销毁。
reset(p)	其中 p 表示一个普通指针，如果 p 为 nullptr，则当前 unique_ptr 也变成空指针；反之，则该函数会释放当前 unique_ptr 指针指向的堆内存（如果有），然后获取 p 所指堆内存的所有权（p 为 nullptr）。
swap(x)	交换当前 unique_ptr 指针和同类型的 x 指针。

除此之外，C++11标准还支持同类型的 unique_ptr 指针之间，以及 unique_ptr 和 nullptr 之间，做 ==，!=，<，<=，>，>= 运算。

下面程序给大家演示了 unique_ptr 智能指针的基本用法，以及该模板类提供了一些成员方法的用法：

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
int main()
{
    std::unique_ptr<int> p5(new int);
    *p5 = 10;
    // p 接收 p5 释放的堆内存
    int * p = p5.release();
    cout << *p << endl;
    //判断 p5 是否为空指针
    if (p5) {
        cout << "p5 is not nullptr" << endl;
    } else {
        cout << "p5 is nullptr" << endl;
    }
    std::unique_ptr<int> p6;
    //p6 获取 p 的所有权
    p6.reset(p);
    cout << *p6 << endl;;
    return 0;
}

程序执行结果为：

1
2
3

10
p5 is nullptr
10

unique_ptr最优使用方法

条款21：尽量使用std::make_unique和std::make_shared而不直接使用new

文章参考：https://blog.csdn.net/p942005405/article/details/84635673

文章参考：https://blog.csdn.net/f110300641/article/details/83409804

让我们从对齐std::make_unique 和 std::make_shared这两块开始。std::make_shared是c++11的一部分，但很可惜std::make_unique不是。它是在c++14里加入标准库的。假如你在使用c++11，也别担心，你很容易写出一个基本的版本。看这里：

template<typename T, typename... Ts>
std::unique_ptr<T> make_unique(Ts&&... params)
{
    return std::unique_ptr<T>(new T(std::forward<Ts>(params)...));
}

unique_ptr常见错误

错误一：

1	std::unique_ptr报memory: error invalid application of 'sizeof' to incomplete type

解决参考：https://www.cnblogs.com/leehm/p/16256776.html

排查后，不使用std::unique_ptr就ok。

使用的std::unique_ptr包装的类型是在第三方库，看不到具体结构和实现，使用前置声明来包含使用的。

纠其原因，从报错可以看出：

std::unique_ptr中需要静态检测类型的大小static_assert(sizeof(Impl)>0，但是我们的Impl是一个预先声明的类型，是incomplete type，也就没法计算，所以导致报错。std::unique_ptr为啥需要计算这个：

std::unique_ptr中的析构函数，

调用了默认的删除器default_delete，

而default_delete中有static_assert(sizeof(Impl)的检查。

其实就算default_delete中不检查，到下一步delete __ptr;，还是会出问题，因为不完整的类型无法被delete。

解决方法：提供三种解决方法：

1：改用std::shared_ptr，或者裸指针

``2：自定义删除器，将delete pImpl的操作，放到*.cpp源文件中，此处不现实，没有cpp代码。

3：仅声明类型的析构函数，但不要在.h头文件中实现它，就添加一个声明。

详细参考下面文章，

unique函数_std::unique_ptr使用incomplete type的报错分析和解决

特此记录一下。