一、簡介
由於 C++ 語言沒有自動內存回收機制，程序員每次 new 出來的內存都要手動 delete。程序員忘記 delete，流程太複雜，最終導致沒有 delete，異常導致程序過早退出，沒有執行 delete 的情況並不罕見。(主要是爲了方便內存回收)
用智能指針便可以有效緩解這類問題，本文主要講解參見的智能指針的用法。包括：std::auto_ptr、boost::scoped_ptr、boost::shared_ptr、boost::scoped_array、boost::shared_array、boost::weak_ptr、boost::intrusive_ptr。你可能會想，如此多的智能指針就爲了解決new、delete匹配問題，真的有必要嗎？看完這篇文章後，我想你心裏自然會有答案。
下面就按照順序講解如上 7 種智能指針（smart_ptr）。
二、具體使用
1、總括
對於編譯器來說，智能指針實際上是一個棧對象，並非指針類型，在棧對象生命期即將結束時，智能指針通過析構函數釋放有它管理的堆內存。所有智能指針都重載了“operator->”操作符，直接返回對象的引用，用以操作對象。訪問智能指針原來的方法則使用“.”操作符。
訪問智能指針包含的裸指針則可以用 get() 函數。由於智能指針是一個對象，所以if (my_smart_object)永遠爲真，要判斷智能指針的裸指針是否爲空，需要這樣判斷：if (my_smart_object.get())。
智能指針包含了 reset() 方法，如果不傳遞參數（或者傳遞 NULL），則智能指針會釋放當前管理的內存。如果傳遞一個對象，則智能指針會釋放當前對象，來管理新傳入的對象。
我們編寫一個測試類來輔助分析：
class Simple {
public:
Simple(int param = 0) {
number = param;
std::cout <<"Simple: " << number << std::endl;
}
~Simple() {
std::cout <<"~Simple: " << number << std::endl;
}
void PrintSomething() {
std::cout <<"PrintSomething: " << info_extend.c_str() << std::endl;
}
std::string info_extend;
int number;
};
2、std::auto_ptr
std::auto_ptr 屬於 STL，當然在 namespace std 中，包含頭文件 #include<memory> 便可以使用。std::auto_ptr 能夠方便的管理單個堆內存對象。
我們從代碼開始分析：
void TestAutoPtr() {
std::auto_ptr<Simple> my_memory(newSimple(1)); // 創建對象，輸出：Simple：1
if (my_memory.get()){ // 判斷智能指針是否爲空
my_memory->PrintSomething(); // 使用 operator-> 調用智能指針對象中的函數
my_memory.get()->info_extend ="Addition"; // 使用 get() 返回裸指針，然後給內部對象賦值
my_memory->PrintSomething(); // 再次打印，表明上述賦值成功
(*my_memory).info_extend += "other"; // 使用 operator* 返回智能指針內部對象，然後用“.”調用智能指針對象中的函數
my_memory->PrintSomething(); // 再次打印，表明上述賦值成功
}
} // my_memory 棧對象即將結束生命期，析構堆對象 Simple(1)
執行結果爲：
Simple: 1
PrintSomething:
PrintSomething: Addition
PrintSomething: Addition other
~Simple: 1
上述爲正常使用 std::auto_ptr 的代碼，一切似乎都良好，無論如何不用我們顯示使用該死的delete 了。
其實好景不長，我們看看如下的另一個例子：
void TestAutoPtr2() {
std::auto_ptr<Simple>my_memory(new Simple(1));
if (my_memory.get()) {
std::auto_ptr<Simple>my_memory2; // 創建一個新的 my_memory2 對象
my_memory2 =my_memory; // 複製舊的 my_memory 給 my_memory2
my_memory2->PrintSomething(); // 輸出信息，複製成功
my_memory->PrintSomething(); // 崩潰
}
}
最終如上代碼導致崩潰，如上代碼時絕對符合 C++ 編程思想的，居然崩潰了，跟進std::auto_ptr 的源碼後，我們看到，罪魁禍首是“my_memory2= my_memory”，這行代碼，my_memory2 完全奪取了 my_memory 的內存管理所有權，導致 my_memory 懸空，最後使用時導致崩潰。
所以，使用 std::auto_ptr 時，絕對不能使用“operator=”操作符。作爲一個庫，不允許用戶使用，確沒有明確拒絕[1]，多少會覺得有點出乎預料。
看完 std::auto_ptr 好景不長的第一個例子後，讓我們再來看一個：
void TestAutoPtr3() {
std::auto_ptr<Simple> my_memory(newSimple(1));
if (my_memory.get()) {
my_memory.release();
}
}
執行結果爲：
Simple: 1
看到什麼異常了嗎？我們創建出來的對象沒有被析構，沒有輸出“~Simple: 1”，導致內存泄露。當我們不想讓 my_memory 繼續生存下去，我們調用 release() 函數釋放內存，結果卻導致內存泄露（在內存受限系統中，如果my_memory佔用太多內存，我們會考慮在使用完成後，立刻歸還，而不是等到 my_memory 結束生命期後才歸還）。
正確的代碼應該爲：
void TestAutoPtr3() {
std::auto_ptr<Simple>my_memory(new Simple(1));
if (my_memory.get()) {
Simple* temp_memory= my_memory.release();
delete temp_memory;
}
}
或
void TestAutoPtr3() {
std::auto_ptr<Simple> my_memory(newSimple(1));
if (my_memory.get()) {
my_memory.reset(); // 釋放 my_memory 內部管理的內存
}
}
原來 std::auto_ptr 的 release() 函數只是讓出內存所有權，這顯然也不符合 C++ 編程思想。
總結：std::auto_ptr 可用來管理單個對象的對內存，但是，請注意如下幾點：
（1） 儘量不要使用“operator=”。如果使用了，請不要再使用先前對象。
（2） 記住 release() 函數不會釋放對象，僅僅歸還所有權。
（3） std::auto_ptr 最好不要當成參數傳遞（讀者可以自行寫代碼確定爲什麼不能）。
（4） 由於 std::auto_ptr 的“operator=”問題，有其管理的對象不能放入 std::vector等容器中。
（5） ……
使用一個 std::auto_ptr 的限制還真多，還不能用來管理堆內存數組，這應該是你目前在想的事情吧，我也覺得限制挺多的，哪天一個不小心，就導致問題了。
由於 std::auto_ptr 引發了諸多問題，一些設計並不是非常符合 C++ 編程思想，所以引發了下面 boost 的智能指針，boost 智能指針可以解決如上問題。
讓我們繼續向下看。
3、boost::scoped_ptr
boost::scoped_ptr 屬於 boost 庫，定義在 namespace boost 中，包含頭文件#include<boost/smart_ptr.hpp> 便可以使用。boost::scoped_ptr 跟 std::auto_ptr 一樣，可以方便的管理單個堆內存對象，特別的是，boost::scoped_ptr 獨享所有權，避免了std::auto_ptr 惱人的幾個問題。
我們還是從代碼開始分析：
void TestScopedPtr() {
boost::scoped_ptr<Simple>my_memory(new Simple(1));
if (my_memory.get()) {
my_memory->PrintSomething();
my_memory.get()->info_extend= "Addition";
my_memory->PrintSomething();
(*my_memory).info_extend+= " other";
my_memory->PrintSomething();
my_memory.release(); // 編譯 error: scoped_ptr 沒有 release 函數
std::auto_ptr<Simple>my_memory2;
my_memory2 = my_memory; // 編譯 error: scoped_ptr 沒有重載 operator=，不會導致所有權轉移
}
}
首先，我們可以看到，boost::scoped_ptr 也可以像 auto_ptr 一樣正常使用。但其沒有release() 函數，不會導致先前的內存泄露問題。其次，由於 boost::scoped_ptr 是獨享所有權的，所以明確拒絕用戶寫“my_memory2 = my_memory”之類的語句，可以緩解 std::auto_ptr 幾個惱人的問題。
由於 boost::scoped_ptr 獨享所有權，當我們真真需要複製智能指針時，需求便滿足不了了，如此我們再引入一個智能指針，專門用於處理複製，參數傳遞的情況，這便是如下的boost::shared_ptr。
4、boost::shared_ptr
boost::shared_ptr 屬於 boost 庫，定義在 namespace boost 中，包含頭文件#include<boost/smart_ptr.hpp> 便可以使用。在上面我們看到 boost::scoped_ptr 獨享所有權，不允許賦值、拷貝，boost::shared_ptr 是專門用於共享所有權的，由於要共享所有權，其在內部使用了引用計數。boost::shared_ptr 也是用於管理單個堆內存對象的。
我們還是從代碼開始分析：
voidTestSharedPtr(boost::shared_ptr<Simple> memory) { // 注意：無需使用 reference (或 const reference)
memory->PrintSomething();
std::cout << "TestSharedPtrUseCount: " << memory.use_count() << std::endl;
}
void TestSharedPtr2() {
boost::shared_ptr<Simple>my_memory(new Simple(1));
if (my_memory.get()) {
my_memory->PrintSomething();
my_memory.get()->info_extend= "Addition";
my_memory->PrintSomething();
(*my_memory).info_extend+= " other";
my_memory->PrintSomething();
}
std::cout <<"TestSharedPtr2 UseCount: " << my_memory.use_count() <<std::endl;
TestSharedPtr(my_memory);
std::cout <<"TestSharedPtr2 UseCount: " << my_memory.use_count() <<std::endl;
//my_memory.release();// 編譯 error: 同樣，shared_ptr 也沒有 release 函數
}
執行結果爲：
Simple: 1
PrintSomething:
PrintSomething: Addition
PrintSomething: Addition other
TestSharedPtr2 UseCount: 1
PrintSomething: Addition other
TestSharedPtr UseCount: 2
TestSharedPtr2 UseCount: 1
~Simple: 1
boost::shared_ptr 也可以很方便的使用。並且沒有 release() 函數。關鍵的一點，boost::shared_ptr 內部維護了一個引用計數，由此可以支持複製、參數傳遞等。boost::shared_ptr 提供了一個函數 use_count() ，此函數返回 boost::shared_ptr 內部的引用計數。查看執行結果，我們可以看到在 TestSharedPtr2 函數中，引用計數爲 1，傳遞參數後（此處進行了一次複製），在函數TestSharedPtr 內部，引用計數爲2，在 TestSharedPtr 返回後，引用計數又降低爲 1。當我們需要使用一個共享對象的時候，boost::shared_ptr 是再好不過的了。
在此，我們已經看完單個對象的智能指針管理，關於智能指針管理數組，我們接下來講到。
5、boost::scoped_array
boost::scoped_array 屬於 boost 庫，定義在 namespace boost 中，包含頭文件#include<boost/smart_ptr.hpp> 便可以使用。
boost::scoped_array 便是用於管理動態數組的。跟 boost::scoped_ptr 一樣，也是獨享所有權的。
我們還是從代碼開始分析：
void TestScopedArray() {
boost::scoped_array<Simple>my_memory(new Simple[2]); // 使用內存數組來初始化
if (my_memory.get()){
my_memory[0].PrintSomething();
my_memory.get()[0].info_extend= "Addition";
my_memory[0].PrintSomething();
(*my_memory)[0].info_extend+= "other"; // 編譯 error，scoped_ptr 沒有重載operator*
my_memory[0].release(); // 同上，沒有 release 函數
boost::scoped_array<Simple>my_memory2;
my_memory2=my_memory; // 編譯 error，同上，沒有重載 operator=
}
}
boost::scoped_array 的使用跟 boost::scoped_ptr 差不多，不支持複製，並且初始化的時候需要使用動態數組。另外，boost::scoped_array 沒有重載“operator*”，其實這並無大礙，一般情況下，我們使用 get() 函數更明確些。
下面肯定應該講 boost::shared_array 了，一個用引用計數解決複製、參數傳遞的智能指針類。
6、boost::shared_array
boost::shared_array 屬於 boost 庫，定義在 namespace boost 中，包含頭文件#include<boost/smart_ptr.hpp> 便可以使用。
由於 boost::scoped_array 獨享所有權，顯然在很多情況下（參數傳遞、對象賦值等）不滿足需求，由此我們引入 boost::shared_array。跟 boost::shared_ptr 一樣，內部使用了引用計數。
我們還是從代碼開始分析：
voidTestSharedArray(boost::shared_array<Simple> memory) { // 注意：無需使用 reference (或const reference)
std::cout <<"TestSharedArray UseCount: " << memory.use_count() <<std::endl;
}
void TestSharedArray2() {
boost::shared_array<Simple>my_memory(new Simple[2]);
if (my_memory.get()) {
my_memory[0].PrintSomething();
my_memory.get()[0].info_extend= "Addition 00";
my_memory[0].PrintSomething();
my_memory[1].PrintSomething();
my_memory.get()[1].info_extend= "Addition 11";
my_memory[1].PrintSomething();
//(*my_memory)[0].info_extend+= " other"; // 編譯 error，scoped_ptr 沒有重載 operator*
}
std::cout <<"TestSharedArray2 UseCount: " << my_memory.use_count() <<std::endl;
TestSharedArray(my_memory);
std::cout <<"TestSharedArray2 UseCount: " << my_memory.use_count() <<std::endl;
}
執行結果爲：
Simple: 0
Simple: 0
PrintSomething:
PrintSomething: Addition 00
PrintSomething:
PrintSomething: Addition 11
TestSharedArray2 UseCount: 1
TestSharedArray UseCount: 2
TestSharedArray2 UseCount: 1
~Simple: 0
~Simple: 0
跟 boost::shared_ptr 一樣，使用了引用計數，可以複製，通過參數來傳遞。
至此，我們講過的智能指針有std::auto_ptr、boost::scoped_ptr、boost::shared_ptr、boost::scoped_array、boost::shared_array。這幾個智能指針已經基本夠我們使用了，90% 的使用過標準智能指針的代碼就這 5 種。可如下還有兩種智能指針，它們肯定有用，但有什麼用處呢，一起看看吧。
7、boost::weak_ptr
boost::weak_ptr 屬於 boost 庫，定義在 namespace boost 中，包含頭文件#include<boost/smart_ptr.hpp> 便可以使用。
在講 boost::weak_ptr 之前，讓我們先回顧一下前面講解的內容。似乎boost::scoped_ptr、boost::shared_ptr 這兩個智能指針就可以解決所有單個對象內存的管理了，這兒還多出一個 boost::weak_ptr，是否還有某些情況我們沒納入考慮呢？
回答：有。首先 boost::weak_ptr 是專門爲 boost::shared_ptr 而準備的。有時候，我們只關心能否使用對象，並不關心內部的引用計數。boost::weak_ptr 是 boost::shared_ptr 的觀察者（Observer）對象，觀察者意味着 boost::weak_ptr 只對 boost::shared_ptr 進行引用，而不改變其引用計數，當被觀察的 boost::shared_ptr 失效後，相應的 boost::weak_ptr 也相應失效。
我們還是從代碼開始分析：
void TestWeakPtr() {
boost::weak_ptr<Simple>my_memory_weak;
boost::shared_ptr<Simple>my_memory(new Simple(1));
std::cout <<"TestWeakPtr boost::shared_ptr UseCount: " <<my_memory.use_count() << std::endl;
my_memory_weak =my_memory;
std::cout <<"TestWeakPtr boost::shared_ptr UseCount: " << my_memory.use_count()<< std::endl;
}
執行結果爲：
Simple: 1
TestWeakPtr boost::shared_ptr UseCount: 1
TestWeakPtr boost::shared_ptr UseCount: 1
~Simple: 1
我們看到，儘管被賦值了，內部的引用計數並沒有什麼變化，當然，讀者也可以試試傳遞參數等其他情況。
現在要說的問題是，boost::weak_ptr 到底有什麼作用呢？從上面那個例子看來，似乎沒有任何作用，其實 boost::weak_ptr 主要用在軟件架構設計中，可以在基類（此處的基類並非抽象基類，而是指繼承於抽象基類的虛基類）中定義一個 boost::weak_ptr，用於指向子類的boost::shared_ptr，這樣基類僅僅觀察自己的 boost::weak_ptr 是否爲空就知道子類有沒對自己賦值了，而不用影響子類 boost::shared_ptr 的引用計數，用以降低複雜度，更好的管理對象。
8、boost::intrusive_ptr
boost::intrusive_ptr屬於 boost 庫，定義在 namespace boost 中，包含頭文件#include<boost/smart_ptr.hpp> 便可以使用。
講完如上 6 種智能指針後，對於一般程序來說 C++ 堆內存管理就夠用了，現在有多了一種boost::intrusive_ptr，這是一種插入式的智能指針，內部不含有引用計數，需要程序員自己加入引用計數，不然編譯不過（⊙﹏⊙b汗）。個人感覺這個智能指針沒太大用處，至少我沒用過。有興趣的朋友自己研究一下源代碼哦J。
三、總結
如上講了這麼多智能指針，有必要對這些智能指針做個總結：
1、在可以使用 boost 庫的場合下，拒絕使用 std::auto_ptr，因爲其不僅不符合 C++ 編程思想，而且極容易出錯[2]。
2、在確定對象無需共享的情況下，使用 boost::scoped_ptr（當然動態數組使用boost::scoped_array）。
3、在對象需要共享的情況下，使用 boost::shared_ptr（當然動態數組使用boost::shared_array）。
4、在需要訪問 boost::shared_ptr 對象，而又不想改變其引用計數的情況下，使用boost::weak_ptr，一般常用於軟件框架設計中。
5、最後一點，也是要求最苛刻一點：在你的代碼中，不要出現 delete 關鍵字（或 C 語言的free 函數），因爲可以用智能指針去管理。
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[1]參見《effective C++（3rd）》，條款06 。
[2]關於 boost 庫的使用，可本博客另外一篇文章：《在 Windows 中編譯 boost1.42.0》。
[3]讀者應該看到了，在我所有的名字前，都加了命名空間標識符std::（或boost::），這不是我不想寫 using namespace XXX 之類的語句，在大型項目中，有可能會用到 N 個第三方庫，如果把命名空間全放出來，命名污染（Namingconflicts）問題很難避免，到時要改回來是極端麻煩的事情。當然，如果你只是寫 Demo，可以例外。