自定义c++智能指针的删除器，是通过赋予智能指针在对象生命周期结束时释放资源的权力，以适应复杂资源管理需求。1. 对于std::unique_ptr，删除器类型是其类型定义的一部分，在编译时确定，提供更强类型安全性和运行时性能优化；2. 对于std::shared_ptr，删除器在构造时指定，所有共享同一资源的实例共用该删除器，提供运行时灵活性；3. 删除器可通过函数对象或lambda表达式实现，如关闭文件、释放非new分配内存、系统资源等；4. 处理删除器异常时，应在删除器内部捕获并处理异常，避免程序意外终止；5. unique_ptr适用于唯一所有权场景，shared_ptr适用于资源共享场景。
自定义 C++ 智能指针的删除器，本质上就是赋予智能指针在对象生命周期结束时，如何释放其所管理资源的权力。这允许我们超越默认的
delete操作，以适应各种复杂的资源管理需求。
解决方案
C++ 智能指针（
std::unique_ptr和
std::shared_ptr）提供了自定义删除器的机制。关键在于模板参数。
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-
std::unique_ptr
: 删除器类型是unique_ptr
类型定义的一部分。这意味着unique_ptr
的类型会因为删除器的不同而不同。这使得编译器可以进行更强的类型检查，并且通常可以避免运行时的性能损失。 -
std::shared_ptr
: 删除器在构造shared_ptr
时指定。所有使用相同原始指针的shared_ptr
实例共享相同的删除器。
函数对象 (Functor)
函数对象是一个类，它重载了函数调用操作符
operator()。 我们可以创建一个函数对象，在其
operator()中定义我们的资源释放逻辑。
#include <iostream>
#include <memory>
// 自定义删除器：文件关闭
struct FileCloser {
void operator()(FILE* file) const {
if (file) {
fclose(file);
std::cout << "File closed.\n";
}
}
};
int main() {
// 使用函数对象作为删除器
std::unique_ptr<FILE, FileCloser> file(fopen("example.txt", "w"), FileCloser());
if (file) {
fprintf(file.get(), "Hello, world!\n");
} // 文件将在 file 离开作用域时自动关闭
return 0;
}在这个例子中，
FileCloser是一个函数对象，它接受一个
FILE*指针并在其
operator()中关闭文件。
std::unique_ptr被声明为
std::unique_ptr<FILE, FileCloser>，这意味着它将使用
FileCloser来删除它所管理的
FILE*指针。
Lambda 表达式
Lambda 表达式提供了一种更简洁的方式来定义删除器，特别是对于简单的资源释放逻辑。
#include <iostream>
#include <memory>
int main() {
// 使用 Lambda 表达式作为删除器
std::unique_ptr<FILE, void(*)(FILE*)> file(fopen("example.txt", "w"), [](FILE* f){
if (f) {
fclose(f);
std::cout << "File closed by lambda.\n";
}
});
if (file) {
fprintf(file.get(), "Hello from lambda!\n");
}
return 0;
}这里，我们直接在
unique_ptr的构造函数中提供了一个 lambda 表达式作为删除器。注意
unique_ptr的类型定义现在是
std::unique_ptr<FILE, void(*)(FILE*)>。 这是因为 lambda 表达式会被转换为一个函数指针，所以我们需要显式地指定函数指针的类型。 如果lambda没有捕获任何变量，它可以隐式转换为函数指针。
std::shared_ptr
中的删除器
shared_ptr的删除器是在构造函数中指定的，并且所有指向同一资源的
shared_ptr实例共享相同的删除器。
#include <iostream>
#include <memory>
int main() {
FILE* file = fopen("example.txt", "w");
if (!file) {
std::cerr << "Failed to open file.\n";
return 1;
}
// 使用 shared_ptr 和 Lambda 表达式
std::shared_ptr<FILE> sharedFile(file, [](FILE* f){
if (f) {
fclose(f);
std::cout << "File closed by shared_ptr.\n";
}
});
fprintf(sharedFile.get(), "Hello from shared_ptr!\n");
// 当 sharedFile 离开作用域时，文件将被关闭
return 0;
}在这个例子中，我们创建了一个
shared_ptr，它管理一个
FILE*指针，并使用一个 lambda 表达式作为删除器。当最后一个指向该文件的
shared_ptr实例离开作用域时，lambda 表达式将被调用，文件将被关闭。
何时应该自定义智能指针删除器？
当需要执行的资源释放操作不仅仅是简单的
delete时，就需要自定义删除器。 典型场景包括：
-
释放非
new
分配的内存: 例如，使用malloc
分配的内存需要使用free
释放。 -
释放文件句柄、网络连接等系统资源: 这些资源需要使用特定的系统调用来释放，例如
fclose
、closesocket
等。 -
释放 COM 对象: COM 对象需要使用
Release
方法来释放。 - 执行一些额外的清理操作: 例如，在对象销毁时记录日志。
自定义删除器可以确保资源得到正确释放，避免内存泄漏和其他资源泄漏问题。
unique_ptr
和 shared_ptr
在删除器使用上的区别是什么？
unique_ptr的删除器类型是其类型定义的一部分，而
shared_ptr的删除器是在构造时指定的。 这导致了一些重要的区别：
-
类型安全性:
unique_ptr
提供了更强的类型安全性，因为删除器的类型是在编译时确定的。这可以避免一些运行时错误。 -
性能:
unique_ptr
通常比shared_ptr
更有效率，因为它不需要维护引用计数。此外，如果删除器是一个空函数对象（即，没有任何状态），编译器可以对其进行优化，从而完全消除删除器的开销。 -
灵活性:
shared_ptr
提供了更大的灵活性，因为它允许在运行时指定删除器。这对于需要在不同情况下使用不同删除器的场景非常有用。
选择使用
unique_ptr还是
shared_ptr取决于具体的资源管理需求。通常，如果资源的所有权是唯一的，则应该使用
unique_ptr。 如果资源需要被多个对象共享，则应该使用
shared_ptr。
如何处理删除器抛出异常的情况？
如果删除器抛出异常，程序通常会终止。 这是因为在对象销毁过程中抛出异常可能会导致未定义的行为。 为了避免这种情况，应该确保删除器不会抛出异常，或者至少要捕获并处理所有可能抛出的异常。
一种常见的做法是在删除器中使用
try-catch块来捕获异常并记录错误信息。
#include <iostream>
#include <memory>
struct BadFileCloser {
void operator()(FILE* file) const {
if (file) {
if (rand() % 2 == 0) {
fclose(file);
std::cout << "File closed.\n";
} else {
throw std::runtime_error("Simulated file close error!");
}
}
}
};
int main() {
FILE* file = fopen("example.txt", "w");
if (!file) {
std::cerr << "Failed to open file.\n";
return 1;
}
std::unique_ptr<FILE, void(*)(FILE*)> safeFile(file, [](FILE* f) {
try {
if (f) {
fclose(f);
std::cout << "File closed safely.\n";
}
} catch (const std::exception& e) {
std::cerr << "Exception during file close: " << e.what() << '\n';
// 可以选择记录错误日志或采取其他补救措施
} catch (...) {
std::cerr << "Unknown exception during file close!\n";
}
});
fprintf(safeFile.get(), "This will be closed safely (hopefully).\n");
return 0;
}在这个例子中，lambda删除器捕获了
fclose可能抛出的任何异常，并打印了错误信息。 这可以防止程序意外终止。
请注意，即使捕获了异常，程序的状态也可能是不确定的。 因此，最好设计删除器，使其尽可能避免抛出异常。
