C++智能指針 unique_ptr

unique_ptr 獨占所指向的對象, 同一時刻只能有一個 unique_ptr 指向給定對象(通過禁止拷貝語義, 只有移動語義來實現), 定義於 memory (非memory.h)中, 命名空間為 std.
標准庫早期版本中定義了 auto_ptr, 它具有 unique_ptr 的部分特征, 但不是全部, 例如, 不能在容器中保存 auto_ptr, 也不能從函數中返回 auto_ptr.
基於這些原因, 應該盡量使用 unique_ptr, 而不是 auto_ptr, 使用 unique_ptr 替換 auto_ptr.

基本用法:

std::unique_ptr<A> up1;
up1.reset(new A(3));
std::unique_ptr<A> up2(new A(4));

A* p = up2.release();
delete p;

std::unique_ptr<A> up3(new A(11));
std::unique_ptr<A> up4 = std::move(up3);
up4 = nullptr;//顯式銷毀所指對象，同時智能指針變為空指針。與u_s2.reset()等價

成員函數

(1) get 獲得內部對象的指針, 由於已經重載了()方法, 因此和直接使用對象是一樣的.如 unique_ptr<int> sp(new int(1)); sp 與 sp.get()是等價的
(2) release 放棄內部對象的所有權，將內部指針置為空, 返回所內部對象的指針, 此指針需要手動釋放
(3) reset 銷毀內部對象並接受新的對象的所有權(如果使用缺省參數的話，也就是沒有任何對象的所有權, 此時僅將內部對象釋放, 並置為空)
(4) swap 交換兩個 shared_ptr 對象(即交換所擁有的對象)
std::move(up) 所有權轉移(通過移動語義), up所有權轉移後，變成“空指針” (up 的定義為 std::unique_ptr<Ty> up)

unique_ptr 不支持拷貝和賦值.
　　std::unique_ptr<A> up1(new A(5));
　　std::unique_ptr<A> up2(up1); // 錯誤, unique_ptr 不支持拷貝
　　std::unique_ptr<A> up2 = up1; // 錯誤, unique_ptr 不支持賦值

雖然 unique_ptr 不支持拷貝和賦值, 但是我們可以調用 release 或 reset 將指針的所有權從一個(非 const) unique_ptr 轉移到另一個.
　　std::unique_ptr<int> up1(new int(1));
　　std::unique_ptr<int> up2(up1.release());

雖然 unique_ptr 不支持拷貝, 但是可以從函數中返回, 甚至返回局部對象. 如下面的代碼, 編譯器知道要返回的對象即將被銷毀, 因此執行一種特殊的"拷貝":
　　template <class Ty>
　　std::unique_ptr<Ty> Clone(const Ty& obj)
　　{
　　　　return std::unique_ptr<Ty>(new Ty(obj));
　　}

　　template <class Ty>
　　std::unique_ptr<Ty> Clone(const Ty& obj)
　　{
　　　　std::unique_ptr<Ty> temp = std::unique_ptr<Ty>(new Ty(obj));
　　　　return temp;
　　}

unique_ptr 支持管理數組

std::unique_ptr<A[]> ups(new A[10]);
printf("sizeof(ups) = %d\n", sizeof(ups));
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
　　ups[i] = i;
　　printf("ups[i] = %d\n", ups[i]);
}

自定義刪除器

　　重載一個 unique_ptr 的刪除器會影響到 unique_ptr 類型以及如何構造該類的對象, 必須在尖括號中指定刪除器類型. 然後在創建或 reset 時提供刪除器對象.
　　　　unique_ptr<T, D> up;
　　可以使用 decltype 來指明函數指針的類型.

            class CConnnect
            {
                void Disconnect() { PRINT_FUN(); }
            };

            void Deleter(CConnnect* obj)
            {
                obj->Disconnect(); // 做其它釋放或斷開連接等工作
                delete obj; // 刪除對象指針
            }
            
            std::unique_ptr<CConnnect, decltype(Deleter)*> up(new CConnnect, Deleter);

　　另一種用法:

            class Deleter
            {
            public:
                void operator() (CConnnect* obj)
                {
                    PRINT_FUN();
                    delete obj;
                }
            };

            std::unique_ptr<CConnnect, Deleter> up1(new CConnnect);
            
            std::unique_ptr<CConnnect, Deleter> up2(new CConnnect, up1.get_deleter()); 

VC中的源碼實現

template<class _Ty,
class _Dx>    // = default_delete<_Ty>
class unique_ptr
    : public _Unique_ptr_base<_Ty, _Dx,
    tr1::is_empty<_Dx>::value
    || tr1::is_same<default_delete<_Ty>, _Dx>::value>
{    // non-copyable pointer to an object
public:
    typedef unique_ptr<_Ty, _Dx> _Myt;
    typedef _Unique_ptr_base<_Ty, _Dx,
        tr1::is_empty<_Dx>::value
        || tr1::is_same<default_delete<_Ty>, _Dx>::value> _Mybase;
    typedef typename _Mybase::pointer pointer;
    typedef _Ty element_type;
    typedef _Dx deleter_type;

    unique_ptr()
        : _Mybase(pointer(), _Dx())
    {    // default construct
        static_assert(!is_pointer<_Dx>::value,
            "unique_ptr constructed with null deleter pointer");
    }

#if defined(_NATIVE_NULLPTR_SUPPORTED) \
    && !defined(_DO_NOT_USE_NULLPTR_IN_STL)
    unique_ptr(_STD nullptr_t)
        : _Mybase(pointer(), _Dx())
    {    // null pointer construct
        static_assert(!is_pointer<_Dx>::value,
            "unique_ptr constructed with null deleter pointer");
    }

    _Myt& operator=(_STD nullptr_t)
    {    // assign a null pointer
        reset();
        return (*this);
    }
#endif /* defined(_NATIVE_NULLPTR_SUPPORTED) etc. */

    explicit unique_ptr(pointer _Ptr)
        : _Mybase(_Ptr, _Dx())
    {    // construct with pointer
        static_assert(!is_pointer<_Dx>::value,
            "unique_ptr constructed with null deleter pointer");
    }

    unique_ptr(pointer _Ptr,
        typename _If<tr1::is_reference<_Dx>::value, _Dx,
        const typename tr1::remove_reference<_Dx>::type&>::_Type _Dt)
        : _Mybase(_Ptr, _Dt)
    {    // construct with pointer and (maybe const) deleter&
    }

    unique_ptr(pointer _Ptr, typename tr1::remove_reference<_Dx>::type&& _Dt)
        : _Mybase(_Ptr, _STD move(_Dt))
    {    // construct by moving deleter
        //        static_assert(!tr1::is_reference<_Dx>::value,
        //            "unique_ptr constructed with reference to rvalue deleter");
    }

    unique_ptr(unique_ptr&& _Right)
        : _Mybase(_Right.release(),
        _STD forward<_Dx>(_Right.get_deleter()))
    {    // construct by moving _Right
    }

    template<class _Ty2,
    class _Dx2>
        unique_ptr(unique_ptr<_Ty2, _Dx2>&& _Right)
        : _Mybase(_Right.release(),
        _STD forward<_Dx2>(_Right.get_deleter()))
    {    // construct by moving _Right
    }

    template<class _Ty2,
    class _Dx2>
        _Myt& operator=(unique_ptr<_Ty2, _Dx2>&& _Right)
    {    // assign by moving _Right
        reset(_Right.release());
        this->get_deleter() = _STD move(_Right.get_deleter());
        return (*this);
    }

    _Myt& operator=(_Myt&& _Right)
    {    // assign by moving _Right
        if (this != &_Right)
        {    // different, do the move
            reset(_Right.release());
            this->get_deleter() = _STD move(_Right.get_deleter());
        }
        return (*this);
    }

    void swap(_Myt&& _Right)
    {    // swap elements
        if (this != &_Right)
        {    // different, do the swap
            _Swap_adl(this->_Myptr, _Right._Myptr);
            _Swap_adl(this->get_deleter(),
                _Right.get_deleter());
        }
    }

    void swap(_Myt& _Right)
    {    // swap elements
        _Swap_adl(this->_Myptr, _Right._Myptr);
        _Swap_adl(this->get_deleter(),
            _Right.get_deleter());
    }

    ~unique_ptr()
    {    // destroy the object
        _Delete();
    }

    typename tr1::add_reference<_Ty>::type operator*() const
    {    // return reference to object
        return (*this->_Myptr);
    }

    pointer operator->() const
    {    // return pointer to class object
        return (&**this);
    }

    pointer get() const
    {    // return pointer to object
        return (this->_Myptr);
    }

    _OPERATOR_BOOL() const
    {    // test for non-null pointer
        return (this->_Myptr != pointer() ? _CONVERTIBLE_TO_TRUE : 0);
    }

    pointer release()
    {    // yield ownership of pointer
        pointer _Ans = this->_Myptr;
        this->_Myptr = pointer();
        return (_Ans);
    }

    void reset(pointer _Ptr = pointer())
    {    // establish new pointer
        if (_Ptr != this->_Myptr)
        {    // different pointer, delete old and reassign
            _Delete();
            this->_Myptr = _Ptr;
        }
    }

private:
    void _Delete()
    {    // delete the pointer
        if (this->_Myptr != pointer())
            this->get_deleter()(this->_Myptr);
    }

    unique_ptr(const _Myt&);    // not defined
    template<class _Ty2,
    class _Dx2>
        unique_ptr(const unique_ptr<_Ty2, _Dx2>&);    // not defined

    _Myt& operator=(const _Myt&);    // not defined
    template<class _Ty2,
    class _Dx2>
        _Myt& operator=(const unique_ptr<_Ty2, _Dx2>&);    // not defined
};