【深入了解cocos2d-x 3.x】内置数据结构（1）——智能指针

智能指针在C++11的标准中已经存在了，分别是unique_ptr,shared_ptr,weak_ptr，其中最常用的应该是share_ptr，它采用引用计数的方式管理内存，当引用计数为0的时候，自动释放内存，但是由于shared_ptr考虑到了线程安全，所以会存在有较大的性能损失。所以在实时游戏开发中，往往不会用到shared_ptr。

在cocos2d-x3.2以及更高的版本中，cocos2d-x提供了自己的智能指针方案——RefPtr，这套方案实际上也是模仿C++11中的shared_ptr机制实现的，他结合了Cocos2d-x自身的引用计数来管理内存，当然为了性能，他牺牲了线程安全（cocos2d-x的引用计数不支持线程安全）。

下面看看cocos2d-x中智能指针的源码，首先是构造函数

inline RefPtr()
:
_ptr(nullptr)
{

}

inline RefPtr(RefPtr<T> && other)
{
_ptr = other._ptr;
other._ptr = nullptr;
}

inline RefPtr(T * ptr)
:
_ptr(const_cast<typename std::remove_const<T>::type*>(ptr)) // Const cast allows RefPtr<T> to reference objects marked const too.
{
CC_REF_PTR_SAFE_RETAIN(_ptr);
}

inline RefPtr(std::nullptr_t ptr)
:
_ptr(nullptr)
{

}

inline RefPtr(const RefPtr<T> & other)
:
_ptr(other._ptr)
{
CC_REF_PTR_SAFE_RETAIN(_ptr);
}

RefPtr提供了多个构造函数，可以用默认构造函数声明一个空智能指针，用别的指针来声明一个智能指针，也提供了移动构造函数将内存偷过来，复制构造函数保持内存的强引用。构造函数最为重要的莫过于CC_REF_PTR_SAFE_RETAIN宏了，它是智能指针专用的宏，在外部是引用不到的。实现如下
#define CC_REF_PTR_SAFE_RETAIN(ptr)\
\
do\
{\
if (ptr)\
{\
const_cast<Ref*>(static_cast<const Ref*>(ptr))->retain();\
}\
\
} while (0);核心就是retain，保持一个强引用。

下面是声明智能指针的用法

//inline RefPtr()
RefPtr<int> a;
//inline RefPtr(T * ptr)
RefPtr<int> b(new int);
//inline RefPtr(const RefPtr<T> & other)
RefPtr<int>c(b);
//inline RefPtr(RefPtr<T> && other)
RefPtr<int>d(std::move(b));
//inline RefPtr(std::nullptr_t ptr)
RefPtr<int>d(nullptr);

接下来看看析构函数
inline ~RefPtr()
{
CC_REF_PTR_SAFE_RELEASE_NULL(_ptr);
}

析构函数就简单多了，只有一个，具体还是要到宏里面。
#define CC_REF_PTR_SAFE_RELEASE_NULL(ptr)\
\
do\
{\
if (ptr)\
{\
const_cast<Ref*>(static_cast<const Ref*>(ptr))->release();\
ptr = nullptr;\
}\
\
} while (0);实际上就是对其release并且置空。
另外，也提供了移动赋值函数以及赋值函数。

inline RefPtr<T> & operator = (RefPtr<T> && other)
{
if (&other != this)
{
CC_REF_PTR_SAFE_RELEASE(_ptr);
_ptr = other._ptr;
other._ptr = nullptr;
}

return *this;
}

inline RefPtr<T> & operator = (T * other)
{
if (other != _ptr)
{
CC_REF_PTR_SAFE_RETAIN(other);
CC_REF_PTR_SAFE_RELEASE(_ptr);
_ptr = const_cast<typename std::remove_const<T>::type*>(other); // Const cast allows RefPtr<T> to reference objects marked const too.
}

return *this;
}

inline RefPtr<T> & operator = (std::nullptr_t other)
{
CC_REF_PTR_SAFE_RELEASE_NULL(_ptr);
return *this;
}

第一个是移动赋值函数，第二个是赋值函数，第三个是置空专门用于下列场景
RefPtr<int> b(new int);
b = nullptr;

RefPtr还重载了指针操作符 *和-> 方便直接调用内部指针，所以其使用方法与普通指针一样。也提供了get方法获取到指针

inline operator T * () const { return reinterpret_cast<T*>(_ptr); }

inline T & operator * () const
{
CCASSERT(_ptr, "Attempt to dereference a null pointer!");
return reinterpret_cast<T&>(*_ptr);
}

inline T * operator->() const
{
CCASSERT(_ptr, "Attempt to dereference a null pointer!");
return reinterpret_cast<T*>(_ptr);
}

inline T * get() const { return reinterpret_cast<T*>(_ptr); }

还重载了一系列的操作符，这里就不做分析了，最后还有一个比较关键的函数，weakAssign，它对保持对一个指针的弱引用，实现如下：
inline void weakAssign(const RefPtr<T> & other)
{
CC_REF_PTR_SAFE_RELEASE(_ptr);
_ptr = other._ptr;
}

相对于其他的复制函数，他少了retain操作，说明它并不保持对other的强引用，但是析构的时候我们发现，依旧会release一次，那么这个函数会有什么奇妙的作用呢。看下面的函数片段
void a()
{
RefPtr<Texture2D> l;
l.weakAssign(new Texture2D);
// -- doSomething

return;
}

函数中并没有delete，但是依旧不会造成内存泄露，当然，还有一种方法也不会造成内存泄露，也就是
auto aa = new Texture2D;
aa->autorelease();但是这一种方法的释放时机是在一帧的结束，而智能指针的释放时机是函数的结束，所以相较于下一种方法，智能指针会效率更高