引言：

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C++智能指针是一种封装原始指针的一种模板类，用于自动管理动态内存（堆内存），避免因为手动管理内存二次释放的问题。头文件<memory>.主要有三种智能指针unique_ptr、shared_ptr和weak_ptr。

unique_ptr：（独占所有权的智能指针）

确保同一时间只有一个智能指针拥有对动态资源的所有权，不允许复制（但允许移动），当它被销毁（如超出作用域）时，会自动释放所指向的资源。

特点：

• 独占性：同一对象只能被一个unique_ptr拥有。
• 轻量级：性能接近原始指针，无额外引用计数开销。
• 不可复制，但可通过std::move()转移所有权。

#include<iostream>
#include<memory>
using namespace std;

int main() {
	unique_ptr<int>up1(new int(10));
	/*不可复制性
	* unique_ptr<int> up3(up1);
	* up3=up1;体现了独占性其他占不了
	* 编译器会报错，不能将一个unique_ptr对象赋值给另一个unique_ptr对象，因为unique_ptr对象是不能被复制的。
	*/
	cout<<*up1<<endl;
	unique_ptr<int>up2;
	up2=move(up1);//但可以移动赋值
	if (up1 == nullptr) {
		cout << "up1被释放了" << endl;
	}
	return 0;
}

shared_ptr:（共享所有权的智能指针）

shared_ptr 允许多个智能指针共享对同一动态资源的所有权，通过引用计数（reference count）跟踪所有者数量：

• 当新的shared_ptr指向同一资源时，引用计数 + 1。
• 当shared_ptr被销毁或指向其他资源时，引用计数 - 1。
• 当引用计数变为 0 时，自动释放资源。

特点：

• 共享性：多个shared_ptr可指向同一资源。
• 引用计数：通过计数管理资源生命周期，有一定性能开销。
• 可复制（复制时引用计数 + 1）。

#include<iostream>
#include<memory>
using namespace std;
int main() {
	shared_ptr<int>sp1;
	int a = 10;
	sp1 = make_shared<int>(a);
	cout << *sp1 << endl;
	cout << sp1.use_count() << endl;//引用计数1
	shared_ptr<int>sp2(sp1);
	cout << sp2.use_count() << endl;//引用计数2
	sp2.reset();
	cout << sp1.use_count() << endl;//引用计数1
	return 0;
}

问题：

循环引用问题：两个shared_ptr互相指向对方，导致引用计数永远不为 0，资源无法释放。

// 循环引用示例（错误）
struct A {
    std::shared_ptr<B> b_ptr;
};
struct B {
    std::shared_ptr<A> a_ptr;
};

int main() {
    auto a = std::make_shared<A>();
    auto b = std::make_shared<B>();
    a->b_ptr = b; // a持有b
    b->a_ptr = a; // b持有a
    // 离开作用域时，a和b的引用计数均为1（互相引用），资源泄漏
    return 0;
}

weak_ptr:（解决循环引用的 “弱引用）

weak_ptr 是一种不拥有资源所有权的智能指针，它指向shared_ptr管理的资源，但不增加引用计数，主要用于解决shared_ptr的循环引用问题。

特点：

• 弱引用：不影响资源的引用计数，不拥有资源所有权。
• 需通过lock()方法获取shared_ptr才能访问资源（确保资源未被释放）。
• 可通过expired()检查资源是否已被释放。

#include <memory>

struct A {
    std::weak_ptr<B> b_ptr; // 用weak_ptr替代shared_ptr
};
struct B {
    std::weak_ptr<A> a_ptr; // 用weak_ptr替代shared_ptr
};

int main() {
    auto a = std::make_shared<A>();
    auto b = std::make_shared<B>();
    a->b_ptr = b; // 弱引用，不增加计数
    b->a_ptr = a; // 弱引用，不增加计数
    // 离开作用域时，a和b的引用计数均为0，资源正常释放
    return 0;
}

访问资源：

// 通过weak_ptr访问资源
auto a = std::make_shared<int>(30);
std::weak_ptr<int> weak_a = a;

// 检查资源是否有效
if (!weak_a.expired()) {
    // 获取shared_ptr以访问资源
    std::shared_ptr<int> shared_a = weak_a.lock();
    std::cout << *shared_a << std::endl; // 输出：30
}

nullptr和constexpr关键字：

nullptr关键字：

对比维度	null	nullptr
本质定义	通常是宏定义（#define NULL 0 或 (void*)0），本质是整数 0 或空指针常量的兼容表示。	C++11 引入的关键字，是专门表示 “空指针” 的常量，类型为 nullptr_t。
类型	取决于实现：多数情况下是 int 类型（值为 0），部分场景下可能被定义为 (void*)0（空指针）。	专属类型 nullptr_t（C++ 新增的基础类型）。
引入版本	源自 C 语言，在早期 C++ 中兼容使用。	C++11 及以后版本正式引入。
隐式转换	可隐式转换为任何整数类型（如 int、long）和任何指针类型，存在类型模糊问题。	仅可隐式转换为任何指针类型（包括对象指针、成员指针）和 bool 类型（转换为 false），不可转换为整数类型（无歧义）。
函数重载匹配	若存在 void f(int) 和 void f(int*) 重载，传递 null 会匹配 f(int)（因为 null 本质是 0），不符合 “空指针” 的预期。	传递 nullptr 会优先匹配指针参数的重载（如 f(int*)），符合空指针的语义。
模板适用性	作为模板参数时，会被推导为 int 类型，可能导致模板逻辑错误（如期望指针类型时）。	作为模板参数时，类型明确为 nullptr_t，可正确推导为指针相关逻辑，无歧义。
类型安全性	低：因可转换为整数，可能意外匹配非指针类型的函数 / 操作，导致隐蔽错误。	高：仅与指针类型兼容，避免了整数和指针之间的混淆，减少类型错误。
兼容性	兼容所有 C++ 版本（包括旧标准），但依赖宏定义的实现。	仅兼容 C++11 及以上版本，旧编译器（如 C++03）不支持。

constexpr关键字：

对比维度	详细说明
核心定义	C++11 引入的关键字，用于声明可在编译时计算的常量表达式，将计算从运行时提前到编译时，兼顾性能优化与类型安全。
可修饰对象	1. 变量：必须用编译期可求值的表达式初始化，本质是 “编译时常量”（一定是 const 的）；2. 函数：返回值可在编译时计算，C++14 后支持循环、分支等复杂逻辑；3. 构造函数：允许编译时创建自定义类型对象（需配合 constexpr 成员函数）。
修饰变量规则	- 初始化表达式必须是常量表达式（如字面量、constexpr 函数结果）；- 声明时必须初始化（不可延后赋值）；- 类型需为 “字面类型”（如 int、double、带 constexpr 构造函数的自定义类）。
修饰函数规则	- C++11：函数体仅允许 1 条 return 语句，无循环 / 分支，参数 / 返回值需为字面类型；- C++14+：允许循环、分支、局部变量，仅需保证 “传入常量表达式时能编译期求值”；- 调用时：若参数是常量表达式，结果编译期计算；若参数是运行时变量，结果运行时计算（双兼容）。
修饰构造函数规则	- 构造函数体需为空（初始化逻辑通过初始化列表完成）；- 成员变量需用常量表达式初始化；- 实例化对象时，若参数是常量表达式，对象在编译时创建。
与 const 的核心区别	- const：运行时常量（初始化后不可改，但值可能运行时确定，如 const int x = rand();）；- constexpr：编译时常量（值必须编译时确定，且一定是 const 的）；- 示例：const int a = 10;（可能运行时确定） vs constexpr int b = 10;（编译时确定）。
关键特性	1. 双场景兼容：支持编译时计算（参数为常量表达式）和运行时计算（参数为变量）；2. 类型安全：编译时计算可提前暴露错误（如数组越界）；3. 扩展常量场景：可作为数组大小、模板参数、case 标签等 “编译期必需常量” 的来源。
典型使用场景	1. 定义编译期常量（如 constexpr int MAX_SIZE = 1024;）；2. 优化简单计算（如 constexpr int factorial(int n) 编译时求阶乘）；3. 编译时创建对象（如 constexpr Point p(3,4);）；4. 配合 constexpr if 实现编译期分支（C++17+）；5. 作为模板参数（如 template<constexpr int N> class Arr {};）。
版本支持	- C++11：基础功能（变量、简单函数、构造函数）；- C++14：放宽函数限制（循环、分支、局部变量）；- C++17：新增 constexpr if、constexpr lambda；- C++20：支持 constexpr 容器（如 std::vector、std::string）。
注意事项	1. 若 constexpr 函数传入运行时变量，其行为等同于普通函数（无编译时优化）；2. 自定义类型需同时满足 “constexpr 构造函数 + constexpr 成员函数”，才能编译时使用；3. 避免过度使用复杂 constexpr 逻辑（可能增加编译时间）。

总结：

智能指针自动管理堆内存，一种是unique_ptr独享性内存，

shared_ptr共享内存

weak_ptr解决共享内存的循环引用，解决这个问题