Умные указатели — это объекты, которые обеспечивают автоматическое управление динамически выделенной памятью, реализуя паттерн проектирования RAII (Resource Acquisition Is Initialization). Они помогают избежать многих проблем, связанных с управлением памятью, таких как утечки памяти, двойное освобождение памяти и неинициализированные указатели. Умные указатели были введены в стандартную библиотеку C++ с версии C++11 и представлены несколькими основными типами:

1. `std::unique_ptr`

Обеспечивает эксклюзивное владение динамически выделенным ресурсом. Он не допускает копирования указателя, но поддерживает перемещение, что позволяет передавать владение ресурсом между указателями без риска утечек памяти. `unique_ptr` автоматически удаляет объект, на который он указывает, когда сам `unique_ptr` выходит из области видимости.

2. `std::shared_ptr`

Поддерживает разделяемое владение ресурсом. Несколько `shared_ptr` могут указывать на один и тот же объект, и объект будет уничтожен только тогда, когда последний `shared_ptr`, который на него указывает, выйдет из области видимости или перестанет указывать на этот объект. `shared_ptr` использует внутренний счётчик ссылок для отслеживания количества владельцев объекта.

3. `std::weak_ptr`

Используется вместе с `shared_ptr` для решения проблемы циклических ссылок, которая может привести к утечкам памяти, когда два или более `shared_ptr` взаимно указывают друг на друга. `weak_ptr` позволяет наблюдать за объектом, на который указывает `shared_ptr`, но не участвует в владении этим объектом. То есть, `weak_ptr` не влияет на счётчик ссылок `shared_ptr`.

Пример:

```cpp
#include <iostream>
#include <memory>

class Sample {
public:
    Sample() { std::cout << "Sample Created\n"; }
    ~Sample() { std::cout << "Sample Destroyed\n"; }
};

int main() {
    std::unique_ptr<Sample> mySample = std::make_unique<Sample>();
    std::shared_ptr<Sample> shared1 = std::make_shared<Sample>();
    std::shared_ptr<Sample> shared2 = shared1; // разделяем владение объектом
    std::weak_ptr<Sample> weak = shared1; // наблюдатель, не увеличивает счётчик ссылок

    std::cout << "shared1 use count: " << shared1.use_count() << std::endl;
    std::cout << "shared2 use count: " << shared2.use_count() << std::endl;

    if (auto tmp = weak.lock()) { // Проверка и получение `shared_ptr` из `weak_ptr`
        std::cout << "Object is still alive.\n";
    } else {
        std::cout << "Object is destroyed.\n";
    }
    return 0;
}
```

Преимущества их использования

1. Автоматическое управление памятью: Умные указатели автоматически освобождают память, что уменьшает риск утечек.
2. Безопасность исключений: Умные указатели обеспечивают очистку даже в случае исключений, делая код более безопасным.
3. Упрощение кода: Они устраняют необходимость вручную управлять памятью, что делает код проще и чище.
4. Решение проблем циклических ссылок: `weak_ptr` помогает избежать утечек памяти из-за циклических ссылок между `shared_ptr`.

Умные указатели — это мощный инструмент для современной разработки, облегчающий управление ресурсами и улучшающий надёжность программ.

April 21, 2024, easyoffer