C++11引入了智能指针作为现代C++编程的重要特性，极大地改善了内存管理的复杂性。智能指针是具有自动内存管理功能的对象，它们在适当的时候自动释放所指向的对象，防止内存泄漏。本文主要讨论了三种智能指针：`shared_ptr`、`unique_ptr`和`weak_ptr`。
`shared_ptr`是引用计数型智能指针，它维护了一个内部的引用计数，用于跟踪有多少个`shared_ptr`实例指向同一对象。当创建一个新的`shared_ptr`或通过赋值操作使其指向已有的对象时，引用计数会增加。当`shared_ptr`离开作用域或被显式地`reset`时，引用计数会减少。当引用计数变为0时，`shared_ptr`会自动删除所指向的对象。这简化了异常安全的内存管理，因为不再需要在每个可能抛出异常的地方都考虑内存释放的问题。
`shared_ptr`通常通过`make_shared`函数来创建，这是因为它可以更有效地管理内存，并且避免了潜在的悬空指针问题。例如：
```cpp
shared_ptr<string> p1 = make_shared<string>("");
```
`shared_ptr`提供了`use_count`方法，可以查看当前引用计数。例如：
```cpp
cout << "p1 cnt:" << p1.use_count() << "\tp2 cnt:" << p2.use_count() << endl;
```
在传递`shared_ptr`给函数时，需要注意不要混合使用`shared_ptr`和原始指针，以防止意外的内存释放。如：
```cpp
void process(shared_ptr<int> ptr) {
cout << "in process use_count:" << ptr.use_count() << endl;
}
```
调用`reset`方法可以改变`shared_ptr`所指向的对象，旧对象的引用计数会减1，如果减至0则会被释放：
```cpp
p1.reset(new string("cpp11"));
```
接下来是`unique_ptr`，它是独占所有权的智能指针，不支持拷贝，只支持移动。这意味着一个`unique_ptr`实例是唯一拥有它所指向的对象的。`unique_ptr`通常用于资源管理，确保在对象生命周期结束时自动释放。`unique_ptr`没有引用计数，因此它比`shared_ptr`更轻量级，但在需要多个智能指针共享同一对象时，`unique_ptr`并不适用。
最后是`weak_ptr`，它是一种弱引用，不增加对象的引用计数。`weak_ptr`用于解决`shared_ptr`的循环引用问题，它可以观察`shared_ptr`指向的对象，但不会影响其生命周期。当`shared_ptr`的引用计数降为0时，`weak_ptr`将无法访问该对象。这使得在设计复杂的对象图时，可以避免因循环引用导致的对象无法释放。
C++11的智能指针提供了更安全、更易于管理内存的方式，减少了内存泄漏和悬挂指针的风险。`shared_ptr`适合需要多个智能指针共享同一对象的情况，`unique_ptr`适用于独占所有权的资源管理，而`weak_ptr`则解决了循环引用的问题。了解并正确使用这些智能指针，是提升C++编程质量的关键。
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