5. unique_ptr（下）：自定义删除器，与容器配合使用

上一章我们聊了 unique_ptr 的基本用法，说白了就是「独占所有权，自动释放」。但实际项目中，哪有那么理想的情况？你总会遇到一些「非标准」的资源释放方式，或者想把 unique_ptr 塞进容器里。嗯，今天我们就来解决这两个问题。

5.1 自定义删除器：不止是 delete

unique_ptr 默认用 delete 释放资源，这没问题。但我在项目中遇到过不少场景，资源根本不是 new 出来的——比如文件句柄、socket、或者从 C 库函数返回的指针。这时候默认的 delete 就不管用了。

举个例子，我记得有个项目用了第三方 C 库，它分配内存用的是 malloc，释放得用 free。如果你直接用 unique_ptr 管理，析构时调用 delete，那就会出大问题——未定义行为，说白了就是程序可能随时崩。

解决方案很简单：给 unique_ptr 传一个自定义删除器。

#include <memory>
#include <cstdio>

// 自定义删除器：用 free 释放
struct FreeDeleter {
    void operator()(void* p) const {
        if (p) {
            std::printf("自定义删除器：调用 free\n");
            std::free(p);
        }
    }
};

int main() {
    // 用 malloc 分配，用 FreeDeleter 释放
    std::unique_ptr<int, FreeDeleter> ptr(
        static_cast<int*>(std::malloc(sizeof(int)))
    );
    *ptr = 42;
    // 离开作用域时，自动调用 FreeDeleter::operator()
    return 0;
}

你可能会问：删除器类型必须写在模板参数里吗？是的，unique_ptr 的第二个模板参数就是删除器类型。这意味着，如果你用了 lambda 作为删除器，类型就得写成 decltype(lambda)，有点啰嗦。不过 C++17 之后，你可以用 std::function 或者直接写 lambda 配合 auto 推导，但要注意性能开销。

5.2 文件句柄管理：一个实战案例

文件操作是自定义删除器的经典场景。C 标准库的 fopen 返回 FILE*，关闭得用 fclose。如果你忘了调用 fclose，文件描述符就会泄漏。用 unique_ptr 包装一下，就再也不用担心了。

#include <memory>
#include <cstdio>

struct FileCloser {
    void operator()(std::FILE* fp) const {
        if (fp) {
            std::fclose(fp);
            std::printf("文件已关闭\n");
        }
    }
};

using FilePtr = std::unique_ptr<std::FILE, FileCloser>;

FilePtr openFile(const char* filename, const char* mode) {
    std::FILE* fp = std::fopen(filename, mode);
    if (!fp) {
        // 打开失败，返回空 unique_ptr
        return FilePtr(nullptr);
    }
    return FilePtr(fp);
}

int main() {
    auto file = openFile("test.txt", "w");
    if (file) {
        std::fprintf(file.get(), "Hello, unique_ptr!\n");
        // 离开作用域时自动 fclose
    }
    return 0;
}

你看，代码变得干净多了。而且 unique_ptr 的 get() 方法可以拿到原始指针，方便传给 C 函数。我曾经在一个日志系统里用了这个模式，再也没出现过文件句柄泄漏的问题。

5.3 unique_ptr 与容器：存储独占所有权

unique_ptr 不能拷贝，那怎么放进容器里？比如 vector<unique_ptr<int>>，你没法直接 push_back 一个临时对象？其实可以，用移动语义就行。

#include <memory>
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<std::unique_ptr<int>> vec;

    // 方式1：直接 push_back 右值
    vec.push_back(std::make_unique<int>(10));
    vec.push_back(std::make_unique<int>(20));

    // 方式2：用 std::move 转移所有权
    auto ptr = std::make_unique<int>(30);
    vec.push_back(std::move(ptr));  // 此时 ptr 变为空

    // 遍历容器
    for (const auto& p : vec) {
        if (p) {
            std::cout << *p << std::endl;
        }
    }

    // 注意：不能拷贝，只能移动
    // std::unique_ptr<int> copy = vec[0];  // 编译错误！
    std::unique_ptr<int> moved = std::move(vec[0]);  // 可以

    return 0;
}

为什么要把 unique_ptr 放进容器？我个人经验是：当对象生命周期复杂，或者需要多态时，unique_ptr 容器非常有用。比如你有一个基类 Shape，派生类 Circle、Rectangle，用 vector<unique_ptr<Shape>> 就能轻松管理一堆不同形状的对象。

5.4 容器中的自定义删除器

如果 unique_ptr 用了自定义删除器，放进容器时要注意：所有元素的删除器类型必须相同。因为容器要求元素类型一致。

#include <memory>
#include <vector>

struct MyDeleter {
    void operator()(int* p) const { delete p; }
};

int main() {
    // 所有 unique_ptr 的删除器类型必须一致
    std::vector<std::unique_ptr<int, MyDeleter>> vec;
    vec.push_back(std::unique_ptr<int, MyDeleter>(new int(1)));
    vec.push_back(std::unique_ptr<int, MyDeleter>(new int(2)));
    return 0;
}

如果你想让删除器不同，可以用 std::function 包装，但会带来额外开销。我一般不建议这么做——除非你真的需要运行时多态的删除行为。

5.5 核心逻辑图：unique_ptr 与删除器、容器的关系

下面这张图帮你理清本章的知识结构：

5.6 避坑指南：我踩过的几个坑

讲几个我实际项目中遇到的教训，希望能帮你少走弯路。

• 删除器类型不匹配：我曾经把两个不同删除器类型的 unique_ptr 放进同一个 vector，编译报错半天没反应过来。记住：容器要求元素类型完全一致，包括删除器类型。
• 忘记移动语义：刚开始用 unique_ptr 时，我习惯性地写 vec.push_back(ptr)，结果编译失败。后来才意识到要写 std::move(ptr)。嗯，这个习惯得改。
• 删除器里抛异常：有一次我在删除器里写了日志，日志系统初始化失败抛了个异常。程序直接崩了，查了好久才发现是 unique_ptr 析构时 terminate 了。从那以后，我所有删除器都保证 noexcept。
• 用 get() 后手动 delete：unique_ptr 的 get() 返回原始指针，但你不能手动 delete 它——unique_ptr 析构时会再次 delete，造成 double free。我见过同事犯这个错，调试了一整天。

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