本文將從這幾方面講解智慧指標：
- 智慧指標的應用場景分析
- 智慧指標的效能分析: 為什麼 shared_ptr 效能比 unique_ptr 差
- 指標作為函式引數時應該傳，傳值、傳引用，還是裸指標？
對於智慧指標的使用，實際上是對所有權和生命週期的思考
1.unique_ptr：專屬所有權
1.1 unique_ptr介紹
我們大多數場景下用到的應該都是 unique_ptr 。
unique_ptr 代表的是專屬所有權，即由 unique_ptr 管理的記憶體，只能被一個物件持有。
所以， unique_ptr 不支援複製和賦值 ，如下：
auto w = std::make_unique<Widget>();
auto w2 = w; // 編譯錯誤
如果想要把 w 複製給 w2, 是不可以的。因為複製從語義上來說，兩個物件將共享同一塊記憶體。
因此， unique_ptr 只支援移動 , 即如下：
auto w = std::make_unique<Widget>();
auto w2 = std::move(w); // w2獲得記憶體所有權，w此時等於nullptr
unique_ptr 代表的是專屬所有權，如果想要把一個 unique_ptr 的記憶體交給另外一個 unique_ptr 物件管理。 只能使用 std::move 轉移當前物件的所有權 。轉移之後，當前物件不再持有此記憶體，新的物件將獲得專屬所有權。
如上程式碼中，將 w 物件的所有權轉移給 w2 後，w 此時等於 nullptr，而 w2 獲得了專屬所有權。
1.2 unique_ptr的效能
因為 C++ 的 zero cost abstraction 的特點，unique_ptr 在預設情況下和裸指標的大小是一樣的。
所以 記憶體上沒有任何的額外消耗，效能是最優的。
1.3 unique_ptr的使用場景
1.3.1 忘記delete
unique_ptr 一個最簡單的使用場景是用於類屬性。程式碼如下：
class Box
{
public：
Box() : w(new Widget())
{}
~Box()
{}
private:
Widget* w;
}；
如果因為一些原因，w 必須建立在堆上。如果用裸指標管理 w，那麼需要在解構函式中 delete w;
這種寫法雖然沒什麼問題，但是容易漏寫 delete 語句，造成記憶體洩漏。
如果按照 unique_ptr 的寫法，不用在解構函式手動 delete 屬性，當物件析構時，屬性 w 將會自動釋放記憶體。
1.3.2 異常安全
假如我們在一段程式碼中，需要建立一個物件，處理一些事情後返回，返回之前將物件銷燬，如下所示：
void process()
{
Widget *w = new Widget();
w->do_something(); // 可能會發生異常
delete w;
}
在正常流程下，我們會在函式末尾 delete 建立的物件 w，正常呼叫解構函式，釋放記憶體。
但是如果 w->do_something() 發生了異常，那麼 delete w 將不會被執行。此時就會發生 記憶體洩漏 。
我們當然可以使用 try…catch 捕捉異常，在 catch 裡面執行 delete，但是這樣程式碼上並不美觀，也容易漏寫。
如果我們用 std::unique_ptr，那麼這個問題就迎刃而解了。無論程式碼怎麼拋異常，在 unique_ptr 離開函式作用域的時候，記憶體就將會自動釋放。
2.shared_ptr：共享所有權
2.1 shared_ptr簡介
在使用 shared_ptr 之前應該考慮，是否真的需要使用 shared_ptr, 而非 unique_ptr。
shared_ptr 代表的是共享所有權，即多個 shared_ptr 可以共享同一塊記憶體。
因此，從語義上來看， shared_ptr 是支援複製的 。如下：
auto w = std::make_shared<Widget>();
{
auto w2 = w;
cout << w.use_count() << endl; // 2
}
cout << w.use_count() << endl; // 1
shared_ptr 內部是利用引用計數來實現記憶體的自動管理，每當複製一個 shared_ptr，引用計數會 + 1。當一個 shared_ptr 離開作用域時，引用計數會 - 1。當引用計數為 0 的時候，則 delete 記憶體。
同時， shared_ptr 也支援移動 。從語義上來看，移動指的是所有權的傳遞。如下：
auto w = std::make_shared<Widget>();
auto w2 = std::move(w); // 此時w等於nullptr,w2.use_count()等於1
我們將 w 物件 move 給 w2，意味著 w 放棄了對記憶體的所有權和管理，此時 w 物件等於 nullptr。
而 w2 獲得了物件所有權，但因為此時 w 已不再持有物件，因此 w2 的引用計數為 1。
用法：
std::shared_ptr<型別> 變數名稱{};
std::shared_ptr<int> ptrA{};
std::shared_ptr<int> ptrB{std::make_shared<int>(5)};
注意：std::make_shared不支援陣列。
std::shared_ptr<int[]> ptrC{ new int[5]{1, 2, 3, 4, 5} };
2.2 shared_ptr效能
1.記憶體佔用高
shared_ptr 的記憶體佔用是裸指標的兩倍。因為除了要管理一個裸指標外，還要維護一個引用計數。
因此相比於 unique_ptr, shared_ptr 的記憶體佔用更高
2.原子操作效能低
考慮到執行緒安全問題，引用計數的增減必須是原子操作。而原子操作一般情況下都比非原子操作慢。
3.使能移動最佳化效能
shared_ptr 在效能上固然是低於 unique_ptr。而通常情況，我們也可以儘量避免 shared_ptr 複製。
如果，一個 shared_ptr 需要將所有權共享給另外一個新的 shared_ptr，而我們確定在之後的程式碼中都不再使用這個 shared_ptr，那麼這是一個非常鮮明的移動語義。
對於此種場景，我們儘量使用 std::move，將 shared_ptr 轉移給新的物件。因為移動不用增加引用計數，效能比複製更好。
2.3 shared_ptr的使用場景
1.shared_ptr 通常使用在共享權不明的場景。有可能多個物件同時管理同一個記憶體時。
2.物件的延遲銷燬。陳碩在《Linux 多執行緒伺服器端程式設計》中提到，當一個物件的析構非常耗時，甚至影響到了關鍵執行緒的速度。可以使用 BlockingQueue<std::shared_ptr<void>> 將物件轉移到另外一個執行緒中釋放，從而解放關鍵執行緒。
3.選擇哪種指標作為函式的引數?
很多時候，函式的引數是個指標。這個時候就會面臨選擇困難症，這個引數應該怎麼傳，應該是 shared_ptr，還是 const shared_ptr&，還是直接 raw pointer 更合適。
1.只在函式使用指標，但並不儲存物件內容
假如我們只需要在函式中，用這個物件處理一些事情，但不打算涉及其生命週期的管理，也不打算透過函式傳參延長 shared_ptr 的生命週期。
對於這種情況，可以使用 raw pointer 或者 const shared_ptr&。
void func(Widget *);
void func(const std::shared_ptr<Widget>&);
實際上第一種裸指標的方式可能更好，從語義上更加清楚，函式也不用關心智慧指標的型別。
2.在函式中儲存智慧指標
假如我們需要在函式中把這個智慧指標儲存起來，這個時候建議直接傳值。
void func(std::shared_ptr<Widget> ptr);
這樣的話，外部傳過來值的時候，可以選擇 move 或者賦值。函式內部直接把這個物件透過 move 的方式儲存起來。
這樣效能更好，而且外部呼叫也有多種選擇。
參考文章：
C++ 智慧指標的正確使用方式：unique_ptr VS shared_ptr_unique shared區別-CSDN部落格