C++智能指针的设计和使用

对于一个C++的使用者来说，指针的使用可以算的上是家常便饭，但是在使用的过程中，很多时候可能会因为new或者malloc了一个对象，而忘记最后结束的时候去释放掉（我就会犯这样子的错误），从而导致内存泄露。而此时智能指针可能可以帮助我去解决这个问题。

智能指针（smart pointer）是利用个引用计数的策略去处理指针的释放，从而保证指针的安全性。通常情况下，我们会自己去设计一个智能指针类去管理自己的指针对象。其实其原理是存储指向动态分配的指针对象类，通过引用计数的功能去控制，去正确的实现指针对象的销毁，从而避免内存泄露。

智能指针的原理是，通过将指针类和一个引用计数关联起来，而引用计数计算，当前指针被多少个对象所共享。 每次创建一个新的指针对象的时候，初始化指针并将引用计数置为1；当对象作为另一个对象的副本而被创建的时候，拷贝构造函数拷贝指针并增加与之对应的引用计数。对于一个对象进行赋值时，赋值操作符减少左操作数所指对象的引用计数（如果引用计数为减至0，则删除对象），并且增加右操作数所指对象的引用计数；调用析构函数时，构造函数减少引用计数（如果引用计数减至0，删除基础对象）。

下面的代码主要是借鉴了百度百科的代码来学习智能指针：

#include<iostream>
#include<stdexcept>
using namespace std;
#define TEST_SMARTPTR
class Stub
{
public:
void print(){
cout<<"Stub:print"<<endl;
}
~Stub(){
cout<<"Stub:Destructor"<<endl;
}
};
template<typename T>
class SmartPtr
{
public:
SmartPtr(T*p=0):ptr(p),pUse(new size_t(1)){}
SmartPtr(const SmartPtr& src):ptr(src.ptr),pUse(src.pUse){
++*pUse;
}
SmartPtr&operator=(const SmartPtr& rhs){
//self-assigningisalsoright
++*rhs.pUse;
decrUse();
ptr=rhs.ptr;
pUse=rhs.pUse;
return *this;
}
T* operator->(){
if(ptr)
return ptr;
throw std::runtime_error("accessthroughNULLpointer");
}
const T* operator->()const{
if(ptr)
return ptr;
throw std::runtime_error("accessthroughNULLpointer");
}
T &operator*(){
if(ptr)
return *ptr;
throw std::runtime_error("dereferenceofNULLpointer");
}
const T &operator*()const{
if(ptr)
return *ptr;
throw std::runtime_error("dereferenceofNULLpointer");
}
~SmartPtr(){
decrUse();
#ifdef TEST_SMARTPTR
std::cout<<"SmartPtr:Destructor"<<std::endl;//fortesting
#endif
}
private:
void decrUse(){
if(--*pUse==0){
delete ptr;
delete pUse;
}
}
T* ptr;
size_t* pUse;
};
int main()
{
try{
SmartPtr<Stub> t;
t->print();
}catch(const exception&err){
cout<<err.what()<<endl;
}
SmartPtr<Stub>t1(new Stub);
SmartPtr<Stub>t2(t1);
SmartPtr<Stub>t3(new Stub);
t3=t2;
t1->print();
(*t3).print();
return 0;
}

在面的代码中，智能指针一般都会去重载->和*操作符，从而使其表现指针的表象，并且大家可以使用它像使用指针一样。

在函数析构的时候，我们会发现引用计数在其中所起到的作用，从而避免误操作早成指针提前释放，造成指针悬挂，或者释放不彻底，造成内存泄漏的问题。