std::unique_ptr¶
| 标准 | 难度 | 状态 | 分级 | 证据 | 审阅 | 最后校验 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| C++11 | 2/5 | final | A | 3 条（manual 3） | 单审（zyuhao7） | 2026-10-30 |
编译器支持：GCC 4.4+ · Clang 3.0+ · MSVC 18.0+。版本查询：cppreference 编译器支持。
主张与证据¶
| 主张 | 支持证据 |
|---|---|
| 用 unique_ptr 成员表达输入段与重定位段的独占所有权 | ev-mold-unique-ptr-sections-001 |
| 用 unique_ptr 参数转移格式化器的所有权 | ev-spdlog-unique-ptr-formatter-002 |
| 用 unique_ptr 成员独占时区实现并显式禁用复制 | ev-abseil-unique-ptr-zone-003 |
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解决什么问题¶
裸指针加 new/delete 把释放责任留给调用方：提前返回、异常抛出或路径分支都会漏掉 delete；复制指针又会让两个所有者指向同一对象，最终重复释放。std::auto_ptr 曾尝试表达所有权，但它在复制时偷偷转移所有权，无法放入标准容器，已被废弃。
std::unique_ptr 用类型表达“唯一所有者”：对象析构时自动释放，复制被禁用，所有权只能通过移动转移。它没有额外开销——默认删除器是空基类，指针大小的对象即可完成管理。标准提案为 N1856。
基础用法¶
用 std::unique_ptr<T> 持有对象，用 std::move 转移所有权。C++11 没有 std::make_unique，通常先 new 再交给构造函数。
#include <iostream>
#include <memory>
#include <utility>
struct Connection {
explicit Connection(int id) : id(id) {}
~Connection() { std::cout << "close " << id << '\n'; }
int id;
};
std::unique_ptr<Connection> connect(int id) {
return std::unique_ptr<Connection>(new Connection(id));
}
int main() {
std::unique_ptr<Connection> primary = connect(1);
std::unique_ptr<Connection> backup = connect(2);
primary = std::move(backup);
std::cout << (backup ? "held" : "moved") << '\n';
}
输出 close 1、moved，退出时再打印 close 2：赋值先把 primary 原来的连接释放，再接管 backup 的对象；backup 变为空，同一个对象只释放一次。完整版本见 examples/cpp11/unique_ptr.cpp。
进阶用法¶
删除器是 unique_ptr 的第二个模板参数。声明 std::unique_ptr<FILE, decltype(&fclose)> 时删除器是函数指针，对象大小从 8 字节涨到 16 字节；无捕获的 lambda 或空结构体删除器能享受空基类优化，恢复零开销。删除器参与类型，因此 unique_ptr<T, D1> 与 unique_ptr<T, D2> 不能互相赋值。
所有权可以沿继承层次向上转换：std::unique_ptr<Derived> 能隐式移动构造 std::unique_ptr<Base>，前提是 Base 的析构函数为虚函数；反向转换不提供。release() 交出裸指针并清空自身，reset() 先释放旧对象再接管新指针，get() 只观察不移交。
工厂函数按值返回 unique_ptr 依赖移动语义，编译器会省略多余的移动。C++14 的 std::make_unique 把分配封装成一次调用，避免 new T(f(), g()) 中参数求值顺序导致的泄漏；C++11 代码可以自己封装等价函数。
Pimpl 惯用法把实现细节放进 std::unique_ptr<Impl> 成员，头文件不再依赖实现类型的完整定义。代价是析构函数必须定义在实现文件里，否则编译器在实例化默认析构时看不到完整类型。
真实项目证据¶
| 项目 | 位置 | 用法 | 为什么典型 |
|---|---|---|---|
| mold | src/mold.h#L533-L535 |
用 unique_ptr 容器成员与单个成员持有段对象 |
所有权随父对象析构，禁止复制避免重复释放 |
| spdlog | include/spdlog/spdlog-inl.h#L23-L30 |
set_formatter 接收 unique_ptr 并移入注册表 |
API 用参数类型明确表达所有权转移 |
| abseil | absl/time/internal/cctz/src/time_zone_impl.h#L80-L90 |
unique_ptr<TimeZoneIf> 成员持有实现，外层复制被删除 |
实现对象只被一处拥有，随父对象析构释放 |
三条证据均为 manual 级：作者复核，尚未引入第二名审核者。三处都在生产路径上，覆盖容器成员、API 参数与实现指针三种所有权形态。
陷阱与边界¶
同一裸指针不能构造两个 unique_ptr。 std::unique_ptr<T> a(p); std::unique_ptr<T> b(p); 会让两者都尝试释放 p。指针已经归某个 unique_ptr 所有后，只能通过 get() 观察，不能再交给另一个所有者。
传参方式表达所有权。 函数要接管对象就按值接收 std::unique_ptr<T> 并 std::move 传入；只借用则接收 T* 或 T&，不要让调用方为了传参而无谓转移。
删除器会改变类型。 std::unique_ptr<T, D> 的 D 参与类型，不同删除器的 unique_ptr 不能互相赋值；函数指针删除器还会让对象不再是零开销。
数组要用 unique_ptr<T[]>。 普通 unique_ptr<T> 对数组调用 delete 而不是 delete[]；C++11 提供数组特化，但更推荐 std::vector 或 std::array。
std::make_unique 是 C++14。 C++11 代码里只能写 std::unique_ptr<T>(new T(...))；自己封装时要注意异常安全，避免 new T(f(), g()) 中参数求值顺序带来的泄漏。
不要用 get() 接管生命周期。 release() 交出裸指针后必须由调用方负责释放；混用 get() 与手工 delete 会产生悬空指针和二次释放。
基类析构函数必须是虚函数。 通过 unique_ptr<Base> 释放派生对象时，非虚析构只调用基类部分，派生部分泄漏；新增虚函数前先确认这一约定。
库联动¶
<memory>：std::default_delete是默认删除器；C++14 的std::make_unique提供异常安全的构造入口。- 标准容器：
std::vector<std::unique_ptr<T>>是异构多态容器的常见写法，元素只能移动；std::map的 value 为unique_ptr时同样只支持移动插入。 <cstdio>/ 系统资源：std::unique_ptr<FILE, decltype(&fclose)>把 C 接口纳入 RAII，socket、句柄的封装方式相同。- mold / spdlog：链接器用
unique_ptr容器管理输入段与重定位段，日志库用参数类型声明格式化器的所有权转移。 std::shared_ptr：需要多个持有者时改用共享所有权，但要接受原子计数与循环引用问题。
横向对比¶
| 方案 | 所有权表达 | 复制 | 运行期开销 | 主要限制 |
|---|---|---|---|---|
unique_ptr |
独占 | 禁止 | 默认零额外开销 | 不能共享，转移需显式移动 |
shared_ptr |
共享 | 允许 | 原子引用计数 | 有循环引用与控制块成本 |
| 裸指针 + 手工管理 | 无 | 允许 | 无 | 泄漏、重复释放、异常不安全 |
| 值语义 | 独占 | 值复制 | 取决于类型 | 大对象复制昂贵，不适合多态 |
跨标准演进：C++11 通过 N1856 引入 unique_ptr 并废弃 auto_ptr；C++14 增加 std::make_unique；C++17 起 auto_ptr 从标准中移除。