unique_ptr与auto_ptr

std::unique_ptr 同样是 C++11 中引入的，用于表示对动态分配对象的独占所有权（Exclusive Ownership）。

std::unique_ptr：独占所有权的轻量级管理者

与 shared_ptr 的“共享”理念完全相反，unique_ptr 遵循“独裁”模式：在任何时刻，只能有一个 unique_ptr 指向并拥有一个给定的对象。当这个 unique_ptr 被销毁或重置时，它所拥有的对象也会被立即销毁。

独占所有权 (Exclusive Ownership): 一个资源（内存、文件句柄等）的生命周期由唯一的 unique_ptr 控制。这从根本上杜绝了“谁该删除指针”的混乱问题，所有权模型非常清晰。

轻量级与高性能 (Lightweight & High-Performance): unique_ptr 是一个零成本抽象（Zero-cost Abstraction）。它内部没有引用计数，也没有控制块。在大多数情况下，一个 unique_ptr 的大小与一个原始指针完全相同。且它的操作（如访问成员）与操作原始指针一样快，没有任何额外的性能开销。

不可拷贝，但可移动 (Non-copyable, but Movable): 为了保证所有权的“独占性”，unique_ptr 删除了拷贝构造函数和拷贝赋值运算符。你不能像 shared_ptr 那样简单地复制它。

1 2	std::unique_ptr<MyClass> ptr1 = std::make_unique<MyClass>(); // std::unique_ptr<MyClass> ptr2 = ptr1; // 拷贝构造, 编译错误！

不过它拥有移动构造函数和移动赋值运算符。这意味着所有权可以被转移（Transfer）。一旦所有权被转移，原来的 unique_ptr 将变为空指针 (nullptr)。

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std::unique_ptr<MyClass> ptr1 = std::make_unique<MyClass>();
std::unique_ptr<MyClass> ptr2 = std::move(ptr1); // 正确，所有权从 ptr1 转移到 ptr2
// 此后，ptr1 等于 nullptr，ptr2 拥有对象

如何使用

首先是创建 unique_ptr (推荐使用 std::make_unique, C++14 中引入)

#include <memory>

class MyClass { /* ... */ };

// 推荐方式 (C++14 及以后)
// 优点：代码简洁、异常安全
std::unique_ptr<MyClass> ptr1 = std::make_unique<MyClass>();

// C++11 的方式
std::unique_ptr<MyClass> ptr2(new MyClass());

所有权的转移是 unique_ptr 的核心操作模式，最常见的场景是从函数返回。

std::unique_ptr<MyClass> create_widget() {
    // 在函数内部创建对象, 对象在堆上
    // ...
    // 直接返回 unique_ptr，所有权被自动“移动”给调用者
    return std::make_unique<MyClass>(); 
}

void process_widget(std::unique_ptr<MyClass> widget) {
    // 这个函数通过移动接收了 widget 的所有权
    // ...
} // 函数结束，widget 在此被销毁，其管理的对象也被销毁

int main() {
    std::unique_ptr<MyClass> my_widget = create_widget(); // 从工厂函数接收所有权, 因为unique_ptr不可拷贝且移动更高效, 所以直接移动给了my_widget
    
    my_widget->do_something();
    
    process_widget(std::move(my_widget)); // 将所有权转移给 process_widget 函数
    
    // 此后，main 函数中的 my_widget 变为 nullptr
    // if (my_widget == nullptr) { /* ... */ } 
}

这里在create_widget()函数中, return 语句返回一个临时创建的对象（在例子中是 std::make_unique 的结果）时，这个临时对象被视为一个右值（rvalue）。当用一个右值来初始化一个新的对象时（例如 my_widget = create_widget()），编译器会优先选择使用移动构造函数，而不是拷贝构造函数。

通过返回值和 std::move，unique_ptr 实现了清晰、安全的所有权在不同作用域之间的传递

现代 C++ 编译器通常会做得更极致。它们会使用一种叫做“返回值优化”的技术。在这种情况下，编译器会发现 create_widget 内部创建的指针最终会进入 main 函数的 my_widget 中，于是它会省略掉中间的“移动”步骤，直接在 my_widget 的内存位置上构造那个 unique_ptr。从外部看，就好像 create_widget 函数直接把对象变到了 main 函数里一样。

此外, 还有一些其他函数:

访问：像普通指针一样使用 * 和 ->。
获取原始指针：使用 get() 方法，规则和风险与 shared_ptr 的 get() 类似。
释放所有权：调用 release() 方法。它会放弃所有权并返回原始指针，但不会删除对象。调用者需要手动管理返回的指针。
重置：调用 reset() 方法。它会销毁当前拥有的对象，并可以选择性地接管一个新的对象。

高级特性

unique_ptr 比看起来更灵活，它支持两个强大的高级特性:

自定义删除器 (Custom Deleters)

与 shared_ptr 不同，unique_ptr 的删除器类型是其自身类型的一部分。这使得它仍然是零开销的，但不同删除器类型的 unique_ptr 是不同的类型。这使得 unique_ptr 非常适合用于管理任何需要配对操作的资源，完美实践 RAII（资源获取即初始化）。

#include <cstdio>

// 自定义删除器结构体, 也可以是其他可调用对象如函数, lambda表达式, 封装的std::function
struct FileCloser {
    void operator()(FILE* file) const {
        if (file) {
            fclose(file);
            std::cout << "文件已关闭。" << std::endl;
        }
    }
};

// 使用 using 让类型名更简洁
using UniqueFilePtr = std::unique_ptr<FILE, FileCloser>;   // 将删除器这个可调用对象也传入

int main() {
    // fopen 返回 FILE*，我们立即将其所有权交给 unique_ptr
    UniqueFilePtr file_ptr(fopen("test.txt", "w"));

    if (file_ptr) {
        fputs("Hello, unique_ptr!", file_ptr.get());
    }
    
} // main 结束，file_ptr 被销毁，它的自定义删除器 FileCloser::operator() 会被自动调用，fclose(file) 得以执行

数组支持

unique_ptr 对动态分配的数组有特殊的重载版本，使用时需要加上 []。

创建：std::make_unique<T[]>(size)
析构：它会自动调用 delete[] 而不是 delete，这是正确的数组内存释放方式。

访问：它重载了 operator[] 来访问数组元素，但没有 * 和 ->。

// 创建一个包含 10 个整数的动态数组
std::unique_ptr<int[]> arr_ptr = std::make_unique<int[]>(10);

// 通过 operator[] 访问元素
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    arr_ptr[i] = i * i;
}
// arr_ptr 离开作用域时，会自动调用 delete[] arr_ptr.get();

黄金法则：默认使用 std::unique_ptr。

在现代 C++ 中，当你需要动态分配内存时，unique_ptr 应该是你的第一选择。它的所有权模型清晰，性能无损，完全符合 RAII 思想。何时使用 unique_ptr？

当你需要一个指向动态对象的指针，并且该对象的生命周期应该与这个指针的作用域绑定时。
作为工厂函数的返回值，安全地将新创建对象的所有权转移出去。
在类中作为成员，管理一个只属于该类实例的资源（例如，PIMPL 模式的实现）。

只有当你明确需要共享一个资源的所有权，即多个独立的观察者都需要延长该资源的生命周期时，才应该“升级”到使用 std::shared_ptr。

std::auto_ptr

什么是auto_ptr? 真不熟

std::auto_ptr 是 std::unique_ptr 的祖先, 它在 C++11 中被不推荐使用（deprecated），并在 C++17 中被彻底移除, 完全被std::unique_ptr代替。