介绍一下std::shared_ptr

<think>我们正在回答用户关于std::shared_ptr的使用指南和功能介绍。根据引用的资料，我们可以总结如下：1.std::shared_ptr是一种共享所有权的智能指针，多个shared_ptr可以指向同一个对象，通过引用计数来管理对象的生命周期。2.当最后一个shared_ptr被销毁或重置时，对象会被自动删除。3.shared_ptr支持自定义删除器。4.同时，我们也要注意循环引用的问题，这时可以使用std::weak_ptr来打破循环。根据引用[1]和[3]，我们可以知道shared_ptr的基本用法和引用计数的概念。引用[4]则展示了一个循环引用的例子，并暗示了如果不解决则会导致内存泄漏。下面我们将组织回答，包括：-shared_ptr的定义和基本用法-引用计数的概念-自定义删除器-循环引用问题及解决方案同时，按照系统指令，我们需要使用中文，数学表达式用$...$，独立公式用$$...$$，并在适当位置添加引用标识。最后生成相关问题。注意：引用[1]中提到了weak_ptr，但用户的问题是shared_ptr，所以我们以shared_ptr为主，在循环引用部分提及weak_ptr。另外，代码块使用```包围，并标注语言。</think> ### C++ `std::shared_ptr` 使用指南和功能详解 `std::shared_ptr` 是 C++11 引入的智能指针，用于解决动态内存管理的安全问题。其核心特性是**共享所有权**：多个指针可以同时指向同一个对象，系统通过内部引用计数自动管理对象生命周期[^1]。 #### 核心特性 1. **共享所有权机制** 多个`shared_ptr`可指向同一对象，引用计数跟踪所有者数量： ```cpp std::shared_ptr<int> ptr1 = std::make_shared<int>(42); // 引用计数=1 std::shared_ptr<int> ptr2 = ptr1; // 引用计数=2 ``` 当最后一个`shared_ptr`离开作用域时，引用计数归零，自动释放内存[^3]。 2. **自定义删除器** 支持自定义内存释放逻辑： ```cpp std::shared_ptr<FILE> logFile(fopen("log.txt", "w"), [](FILE* fp){ fclose(fp); std::cout << "File closed\n"; }); ``` 3. **循环引用解决方案** 需搭配`std::weak_ptr`避免循环引用导致的内存泄漏[^4]： ```cpp class Child; class Parent { std::shared_ptr<Child> child; }; class Child { std::weak_ptr<Parent> parent; // 使用weak_ptr打破循环 }; ``` #### 关键操作 | 方法 | 说明 | |---------------------|----------------------------------------------------------------------| | `use_count()` | 返回当前引用计数 | | `reset()` | 释放所有权，减少引用计数 | | `swap()` | 交换两个`shared_ptr`的所有权 | | `get()` | 获取原始指针（慎用） | #### 使用场景 1. 需要多个模块共享访问同一资源 2. 需要延长动态分配对象的生命周期 3. 实现缓存机制（需`weak_ptr`配合） 4. 需要异常安全的内存管理 > **最佳实践**：优先使用`std::make_shared`构造，比`new`更高效（单次内存分配）且异常安全[^1]。