C++ 智能指针怎么用？unique_ptr/shared_ptr/weak_ptr 区别与陷阱

C++ 智能指针通过 RAII 原则自动管理堆内存生命周期：对象在构造时获取资源，析构时释放资源，即使异常抛出也能保证析构函数执行。unique_ptr 表达独占所有权，不可拷贝只能移动，零开销抽象，性能等价于裸指针；shared_ptr 表达共享所有权，内部维护引用计数，最后一个 shared_ptr 析构时释放资源，引用计数操作是原子的所以线程安全，但指向对象本身的并发访问需要额外同步；weak_ptr 是 shared_ptr 的弱引用观察者，不增加引用计数，用来打破循环引用和实现缓存/观察者模式。优先用 make_unique/make_shared 创建智能指针：make_shared 一次分配同时构造对象和控制块，减少内存碎片且异常安全；直接 new 传给 shared_ptr 构造函数则分两次分配，且在函数参数求值顺序未定义时可能泄漏。

追问

unique_ptr 和 shared_ptr 性能差异有多大？

unique_ptr 零开销，析构直接 delete，编译后和裸指针一样。shared_ptr 的开销来自三处：一是控制块（强引用计数 + 弱引用计数）占 16 字节；二是拷贝/析构时原子操作引用计数，每次 fetch_add/fetch_sub 约 20-50ns；三是 make_shared 合并分配导致对象和控制块在同一内存块，即使所有 shared_ptr 释放了，只要还有 weak_ptr 持有控制块，对象占的内存就不会归还——这叫"对象悬挂"问题。高频场景下 shared_ptr 明显慢于 unique_ptr，但绝大多数业务代码中差异可以忽略。

什么时候用 weak_ptr？不只是循环引用？

最常见的场景确实是打破循环引用：双向链表 next 用 shared_ptr、prev 用 weak_ptr；观察者模式中 Subject 持有 vector<weak_ptr<Observer>>，通知时先 lock() 再调用，已销毁的 Observer 自动跳过。但 weak_ptr 还有两个实用场景：缓存系统用 weak_ptr 持有缓存对象，内存紧张时对象可以被释放，下次访问时 lock() 返回空再重新加载；工厂函数返回 weak_ptr 给调用者，工厂内部用 shared_ptr 管理生命周期，调用者通过 lock() 检查对象是否还活着。

enable_shared_from_this 是怎么回事？

当一个对象已经被 shared_ptr 管理，在成员函数里需要把自己作为 shared_ptr 传出去时，必须用 enable_shared_from_this。直接 shared_ptr<this>(this) 会创建第二个控制块，引用计数从 1 开始，导致对象被 delete 两次。典型场景：异步回调里捕获 shared_from_this() 延长对象生命周期，确保回调执行时对象还没被销毁。前提是调用 shared_from_this() 时对象已经被 shared_ptr 管理——构造函数里调会抛 bad_weak_ptr 异常。

自定义删除器怎么用？

unique_ptr 的删除器是模板参数的一部分，类型不同就不能互相赋值。shared_ptr 的删除器是运行时参数，构造时传入就行，类型相同可以放在同一容器里。实际场景：管理 FILE* 用 fclose 作删除器、管理 POSIX 文件描述符用 close、管理 sqlite3* 用 sqlite3_close。