智能指针的定义
在 C++ 中，智能指针是一种类模板，用于管理动态分配的内存。它的主要目的是自动管理内存的生命周期，避免手动释放内存时可能出现的错误，如内存泄漏（忘记释放内存）和悬空指针（访问已释放的内存）。智能指针通过重载*（解引用运算符）和->（成员访问运算符）等运算符，使得它在行为上类似于普通指针，但又具有自动内存管理的功能。
例如，在没有智能指针的情况下，使用普通指针分配内存如下：
int* ptr = new int;
// 使用ptr
delete ptr; // 需要手动释放内存，如果忘记就会导致内存泄漏
而智能指针可以自动处理内存的释放，减少这种错误的发生。
智能指针的类型
std::unique_ptr独占所有权：
std::unique_ptr是一种独占式智能指针，它所管理的对象只能有一个unique_ptr与之关联。这意味着当一个unique_ptr拥有一个对象的所有权时，其他unique_ptr不能同时拥有该对象。
示例：
#include <memory>
int main() {
std::unique_ptr<int> ptr1 = std::make_unique<int>(5);
// std::unique_ptr<int> ptr2 = ptr1; // 这是错误的，不能复制unique_ptr
std::unique_ptr<int> ptr3 = std::move(ptr1); // 通过移动语义转移所有权
return 0;
}
资源所有权转移：
它通过移动语义（std::move函数）来转移资源的所有权。当一个unique_ptr被移动到另一个unique_ptr后，原来的unique_ptr就不再拥有该资源，其内部指针变为nullptr。这种机制保证了对象的独占性，并且符合 C++ 的零开销原则，因为没有额外的引用计数等开销。
std::shared_ptr共享所有权：
std::shared_ptr实现了共享式的所有权管理。多个shared_ptr可以同时指向同一个对象，对象的生命周期会一直持续到最后一个指向它的shared_ptr被销毁。
引用计数机制：
它内部使用引用计数来记录有多少个shared_ptr指向同一个对象。每当一个新的shared_ptr指向该对象时，引用计数加 1；当一个shared_ptr被销毁（例如超出作用域）时，引用计数减 1。当引用计数变为 0 时，所管理的对象会被自动删除。
#include <memory>
int main() {
std::shared_ptr<int> ptr1 = std::make_shared<int>(10);
std::shared_ptr<int> ptr2 = ptr1; // 共享所有权，引用计数变为2
return 0;
}
// 当main函数结束，ptr1和ptr2都超出作用域，引用计数减为0，对象被自动删除
std::weak_ptr弱引用：
std::weak_ptr是一种弱引用智能指针，它主要用于解决std::shared_ptr可能出现的循环引用问题。weak_ptr不控制对象的生命周期，它只是对一个由shared_ptr管理的对象的弱引用。
与shared_ptr的关系：weak_ptr可以通过lock函数来获取一个指向相同对象的shared_ptr，如果对象已经被释放（引用计数为 0），则lock函数返回一个空的shared_ptr。
循环引用示例及解决方法：
假设有两个类A和B，它们相互包含shared_ptr成员，可能会导致循环引用
class B;
class A {
public:
std::shared_ptr<B> b;
A() {}
~A() {}
};
class B {
public:
std::shared_ptr<A> a;
B() {}
~B() {}
};
int main() {
std::shared_ptr<A> a = std::make_shared<A>();
std::shared_ptr<B> b = std::make_shared<B>();
a->b = b;
b->a = a;
// 这里a和b的引用计数都为2，当main函数结束时，它们的引用计数无法减为0，导致内存泄漏,无法调用a，b的析构函数
// 使用weak_ptr解决
class B;
class A {
public:
std::weak_ptr<B> b;
A() {}
~A() {}
};
class B {
public:
std::weak_ptr<A> a;
B() {}
~B() {}
};
std::shared_ptr<A> a = std::make_shared<A>();
std::shared_ptr<B> b = std::make_shared<B>();
a->b = b;
b->a = a;
// 这样就不会出现循环引用导致的内存泄漏问题
return 0;
}