0.简介

unique_ptr是C++11引入的一种独占所有权的智能指针，其提供了自动管理内存的能力，同时保持有和裸指针相近的性能开销。本文将原理，源码和使用来进行介绍。

1.背景介绍（从问题来看其必要性）

在开发C++代码过程中，通过手动管理内存，常常存在以下问题：

1）内存泄漏（忘记delete）和悬垂指针（被提前delete)：这也是所有智能指针要解决的核心问题。

2）所有权不明确：谁负责释放的问题，这个不同的智能指针有着自己的计算方式，shared_ptr通过引用计数，在哪引用计数减为0就在哪释放；而unique_ptr通过独占所有权，谁最后占用谁出作用域释放。

2.原理

unique_ptr的设计其实比较简单，像模板等在shared_ptr文章中有相应介绍，不再赘述，只看其核心的设计思想。

1）独占所有权：同一时间只能有一个unique_ptr指向某个对象，其被销毁时，其管理的对象也一并销毁。

2）转移而不拷贝：所有权通过移动语义转移，不能通过拷贝赋值。

3）轻量级设计：操作接近原始指针。

4）可定制删除器：和shared_ptr一样，unique_ptr也可以定制删除器。

3.源码解读

源码解读部分我们还是先看其成员变量，其成员变量就只有一个，也就是__uniq_ptr_impl，其内部成员如下，通过一个tuple来存储原始指针和自定义删除器：

tuple<pointer, _Dp> _M_t;

看完成员变量后，我们来看其成员函数定义，首先看如何实现不允许拷贝，只允许移动，其通过delete拷贝构造函数来实现。

// Disable copy from lvalue.
 unique_ptr(const unique_ptr&) = delete;
 unique_ptr& operator=(const unique_ptr&) = delete;

接下来来看一下make_unique的实现，其通过完美转发将参数转给new运算符，构造出原始指针，然后传给构造函数就可以。

/// std::make_unique for single objects
  template<typename _Tp, typename... _Args>
    inline typename _MakeUniq<_Tp>::__single_object
    make_unique(_Args&&... __args)
    { return unique_ptr<_Tp>(new _Tp(std::forward<_Args>(__args)...)); }
  /// std::make_unique for arrays of unknown bound
  template<typename _Tp>
    inline typename _MakeUniq<_Tp>::__array
    make_unique(size_t __num)
    { return unique_ptr<_Tp>(new remove_extent_t<_Tp>[__num]()); }
  /// Disable std::make_unique for arrays of known bound
  template<typename _Tp, typename... _Args>
    inline typename _MakeUniq<_Tp>::__invalid_type
    make_unique(_Args&&...) = delete;

再来看一下析构，其根据设置的释放器来进行释放：

/// Destructor, invokes the deleter if the stored pointer is not null.
      ~unique_ptr() noexcept
      {
  static_assert(__is_invocable<deleter_type&, pointer>::value,
          "unique_ptr's deleter must be invocable with a pointer");
  auto& __ptr = _M_t._M_ptr();
  if (__ptr != nullptr)
    get_deleter()(std::move(__ptr));
  __ptr = pointer();
      }

4.使用方式

其基本使用方式可以参考如下：

#include <iostream>
#include <memory>
class MyClass {
public:
    MyClass() { std::cout << "MyClass created" << std::endl; }
    ~MyClass() { std::cout << "MyClass destroyed" << std::endl; }
    void doSomething() { std::cout << "Doing something..." << std::endl; }
};
int main() {
    // 创建方式一：使用make_unique（C++14及以后）
    auto ptr1 = std::make_unique<MyClass>();
    ptr1->doSomething();
    
    // 创建方式二：使用构造函数（C++11）
    std::unique_ptr<MyClass> ptr2(new MyClass());
    
    // 错误：不能拷贝unique_ptr
    // std::unique_ptr<MyClass> ptr3 = ptr1; // 编译错误
    
    // 正确：可以移动unique_ptr
    std::unique_ptr<MyClass> ptr3 = std::move(ptr1);
    if (ptr1 == nullptr) {
        std::cout << "ptr1 is now null" << std::endl;
    }
    
    // 通过reset()释放所有权
    ptr2.reset(); // 显式释放资源
    
    // 通过release()转移所有权
    MyClass* rawPtr = ptr3.release(); // ptr3变为空
    delete rawPtr; // 需要手动释放
    
    return 0;
}