智能指针和普通指针的区别

智能指针和普通指针在使用方式上有相似之处，但也存在关键的区别。以下是对比与细节解析：

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1. 相似点

智能指针在行为上模拟普通指针，因此某些使用方式相同：

（1）指向对象

智能指针和普通指针都可以指向动态分配的对象：

// 普通指针
int* rawPtr = new int(10);

// 智能指针
std::shared_ptr<int> smartPtr = std::make_shared<int>(10);

（2）访问对象

两者都可以使用 * 解引用和 -> 访问成员：

struct Foo {
    int x;
    void print() { std::cout << x << std::endl; }
};

// 普通指针
Foo* rawPtr = new Foo{10};
std::cout << rawPtr->x << std::endl;  // 输出 10
rawPtr->print();  // 输出 10

// 智能指针
std::shared_ptr<Foo> smartPtr = std::make_shared<Foo>(Foo{20});
std::cout << smartPtr->x << std::endl;  // 输出 20
smartPtr->print();  // 输出 20

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2. 不同点

智能指针和普通指针在内存管理、操作方式和使用限制上存在重要区别：

（1）内存管理

• 普通指针

  • 需要手动管理内存，使用 new 分配后，必须手动调用 delete 释放。
  • 如果忘记释放或重复释放内存，会导致内存泄漏或程序崩溃。

  int* rawPtr = new int(10);
  delete rawPtr;  // 必须手动释放内存
  

• 智能指针

  • 自动管理内存，当智能指针超出作用域或引用计数为 0 时，自动释放内存。
  • 减少了手动管理内存的风险。

  std::shared_ptr<int> smartPtr = std::make_shared<int>(10);
  // 不需要手动释放内存
  

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（2）拷贝行为

• 普通指针

  • 拷贝普通指针时，仅拷贝地址，不会影响指向的对象。
  • 可能导致多个指针指向同一内存区域，从而引发重复释放的问题。

  int* rawPtr1 = new int(10);
  int* rawPtr2 = rawPtr1;  // 两个指针指向同一块内存
  delete rawPtr1;
  // delete rawPtr2;  // 再次释放会导致未定义行为
  

• 智能指针

  • 对于 std::shared_ptr，拷贝会增加引用计数，多个 shared_ptr 共享对象。
  • 对于 std::unique_ptr，不允许拷贝，只能通过移动操作转移所有权。

  // std::shared_ptr
  std::shared_ptr<int> smartPtr1 = std::make_shared<int>(10);
  std::shared_ptr<int> smartPtr2 = smartPtr1;  // 引用计数增加
  
  // std::unique_ptr
  std::unique_ptr<int> uniquePtr = std::make_unique<int>(10);
  // std::unique_ptr<int> uniquePtr2 = uniquePtr;  // 错误，不能拷贝
  std::unique_ptr<int> uniquePtr2 = std::move(uniquePtr);  // 通过移动操作
  

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（3）生命周期控制

• 普通指针

  • 生命周期由开发者手动控制，稍有不慎可能造成悬空指针或内存泄漏。

  int* rawPtr = new int(10);
  delete rawPtr;
  // rawPtr 现在是悬空指针，访问会导致未定义行为
  

• 智能指针

  • 生命周期由智能指针自动管理，销毁时自动释放内存。
  • 多个 std::shared_ptr 可以共享同一个对象，通过引用计数控制对象的生命周期。

  std::shared_ptr<int> smartPtr1 = std::make_shared<int>(10);
  std::shared_ptr<int> smartPtr2 = smartPtr1;  // 共享管理
  smartPtr1.reset();  // 释放 smartPtr1，但对象仍由 smartPtr2 管理
  

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（4）支持的操作

• 普通指针

  • 支持基本的指针操作，如算术运算（加减偏移等）。
  • 不提供额外的内存管理功能。

  int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
  int* rawPtr = arr;
  rawPtr++;  // 指向下一个元素
  

• 智能指针

  • 不支持指针算术操作，主要用于单一对象的管理。
  • 提供了诸如 use_count（引用计数查询）等额外功能。

  std::shared_ptr<int> smartPtr1 = std::make_shared<int>(10);
  std::cout << smartPtr1.use_count() << std::endl;  // 输出引用计数
  

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总结

特性	普通指针	智能指针
内存管理	手动管理，容易出错	自动管理，安全性更高
拷贝行为	仅拷贝地址，可能导致问题	shared_ptr 支持拷贝，unique_ptr 仅支持移动
生命周期控制	开发者负责	智能指针自动管理
支持的操作	指针算术、地址操作等	不支持算术，提供引用计数等额外功能

结论：

• 智能指针的使用方式与普通指针相似，但因其自动化的内存管理机制，更适合现代 C++ 编程，尤其是复杂对象的生命周期管理。
• 普通指针灵活但容易出错，适合高性能场景或简单的栈内存管理。