面试题：C++中std::unique_ptr在异常处理中的作用

Question

请解释在C++中，std::unique_ptr如何帮助处理异常情况下的资源管理？举例说明在一个可能抛出异常的函数中，使用std::unique_ptr和不使用它，资源管理上会有什么不同。

Answer 1

1. std::unique_ptr在异常情况下的资源管理原理

std::unique_ptr是C++标准库中用于管理动态分配资源的智能指针。它采用了RAII（Resource Acquisition Is Initialization）技术，即在对象构造时获取资源，在对象析构时释放资源。当函数中抛出异常时，栈会展开，局部对象会按其构造顺序的相反顺序被析构。std::unique_ptr的析构函数会自动释放它所管理的资源，从而确保在异常发生时资源能被正确释放，避免内存泄漏。

2. 示例代码：不使用std::unique_ptr

#include <iostream>

// 模拟一个可能抛出异常的函数
void functionWithoutUniquePtr() {
    int* ptr = new int(42);
    try {
        // 一些可能抛出异常的操作
        if (true) {
            throw std::runtime_error("Exception thrown");
        }
        delete ptr;
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cerr << "Exception caught: " << e.what() << std::endl;
        // 如果异常发生在delete之前，ptr指向的内存将泄漏
    }
}

3. 示例代码：使用std::unique_ptr

#include <iostream>
#include <memory>

// 模拟一个可能抛出异常的函数
void functionWithUniquePtr() {
    std::unique_ptr<int> ptr(new int(42));
    try {
        // 一些可能抛出异常的操作
        if (true) {
            throw std::runtime_error("Exception thrown");
        }
        // 无需手动delete，离开作用域时unique_ptr会自动释放资源
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cerr << "Exception caught: " << e.what() << std::endl;
    }
    // 即使异常发生，ptr所指向的内存也会被正确释放
}

4. 总结

• 不使用std::unique_ptr：在可能抛出异常的函数中，如果异常发生在手动释放资源（如delete）之前，资源将无法释放，导致内存泄漏。因为delete语句不会被执行，控制权直接跳转到catch块。
• 使用std::unique_ptr：无论函数正常结束还是因异常而终止，std::unique_ptr的析构函数都会被调用，自动释放其所管理的资源。这确保了在异常情况下资源管理的安全性和可靠性，遵循了RAII原则。