C++ std::unique_ptr自定义删除器管理非内存资源

std::unique_ptr 默认使用 delete 或 delete[] 释放内存。但在处理文件句柄 (FILE*)、网络套接字、Windows 句柄 (HANDLE) 或数据库连接等非内存资源时，默认操作无效或会导致程序崩溃。通过自定义删除器，可以让 std::unique_ptr 在析构时自动调用特定的清理函数，实现资源的安全自动化管理。

定义带有函数对象的删除器。
这是处理 C 风格文件句柄最稳健的方法。定义一个结构体，重载 operator()，在其中编写资源释放逻辑。

#include <memory>
#include <cstdio>

struct FileDeleter {
    void operator()(FILE* f) const {
        if (f) {
            std::printf("Executing file cleanup logic.\n");
            std::fclose(f);
        }
    }
};

// 定义别名，方便后续使用
// 模板参数为：资源指针类型，删除器类型
using SmartFile = std::unique_ptr<FILE, FileDeleter>;

实例化智能指针并接管资源。
创建 SmartFile 对象，将原始资源指针传入构造函数。一旦 SmartFile 对象脱离作用域（无论是正常返回还是抛出异常），FileDeleter 都会自动执行。

void writeToFile(const char* filename) {
    // fopen 返回原始 FILE*，所有权立即移交给 filePtr
    SmartFile filePtr(std::fopen(filename, "w"));

    // 检查资源是否有效
    if (!filePtr) {
        return; // 空指针不会触发 fclose
    }

    // 使用 .get() 获取原始指针进行操作
    std::fprintf(filePtr.get(), "Important data line 1.\n");
    std::fprintf(filePtr.get(), "Important data line 2.\n");

} // 函数结束时，filePtr 析构，自动调用 std::fclose(file)

使用 Lambda 表达式作为删除器。
如果删除器逻辑仅在局部使用，且不需要复用，定义一个结构体显得繁琐。使用 Lambda 配合 decltype 可以直接在声明时指定删除逻辑。

#include <memory>
#include <cstdio>

void processWithLambda() {
    // 定义 Lambda：关闭文件并打印日志
    auto closeFile = [](FILE* f) {
        if (f) {
            std::printf("Lambda closing file...\n");
            std::fclose(f);
        }
    };

    // 使用 decltype 推导 Lambda 类型
    // 注意：必须将 Lambda 实例作为第二个参数传入构造函数
    std::unique_ptr<FILE, decltype(closeFile)> file(std::fopen("log.txt", "w"), closeFile);

    if (file) {
        std::fprintf(file.get(), "Log entry via Lambda.\n");
    }
    // file 离开作用域，Lambda 被执行
}

注意：如果 Lambda 捕获了变量（例如 [&]），std::unique_ptr 的体积会增大以存储捕获的状态。不捕获变量的 Lambda 通常会被编译器优化为空对象，不会增加内存占用。

封装 Windows API 句柄。
Windows 开发中常见的 HANDLE (如 CreateFile 返回值) 也是一个需要通过 CloseHandle 释放的非内存资源。可以利用 unique_ptr<void, ...> 进行管理。

#include <windows.h>
#include <memory>

// 定义删除器类型：接受 HANDLE，调用 CloseHandle
struct HandleDeleter {
    void operator()(HANDLE h) const {
        if (h && h != INVALID_HANDLE_VALUE) {
            CloseHandle(h);
        }
    }
};

using ScopedHandle = std::unique_ptr<void, HandleDeleter>;

ScopedHandle createScopedHandle() {
    HANDLE h = CreateFile(
        "example.dat",
        GENERIC_READ,
        0,
        NULL,
        OPEN_EXISTING,
        FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
        NULL
    );

    // 直接返回 unique_ptr 对象，发生错误时 h 可能是 INVALID_HANDLE_VALUE
    // 虽然 unique_ptr 不会管理空指针，但我们的 HandleDeleter 已经检查了 INVALID_HANDLE_VALUE
    return ScopedHandle(h);
}

掌握不同删除器类型对性能的影响。
自定义删除器的类型决定了 std::unique_ptr 对象的大小。在性能敏感或需要大量复制智能指针的场景下，这一点至关重要。

核心结论：为了保持 std::unique_ptr 的轻量级（等同于原始指针的大小），优先使用不捕获变量的 Lambda 或空结构体作为删除器。避免使用函数指针作为删除器类型，除非有动态绑定的特殊需求。