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C++智能指针原理

2015-09-03 15:08 429 查看

智能指针(smart pointer)是存储指向动态分配（堆）对象指针的类，用于生存期控制，能够确保自动正确的销毁动态分配的对象，防止内存泄露。它的一种通用实现技术是使用引用计数(reference count)。智能指针类将一个计数器与类指向的对象相关联，引用计数跟踪该类有多少个对象共享同一指针。每次创建类的新对象时，初始化指针并将引用计数置为1；当对象作为另一对象的副本而创建时，拷贝构造函数拷贝指针并增加与之相应的引用计数；对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，则删除基础对象）。

智能指针就是模拟指针动作的类。所有的智能指针都会重载 -> 和 * 操作符。智能指针还有许多其他功能，比较有用的是自动销毁。这主要是利用栈对象的有限作用域以及临时对象（有限作用域实现）析构函数释放内存。当然，智能指针还不止这些，还包括复制时可以修改源对象等。智能指针根据需求不同，设计也不同（写时复制，赋值即释放对象拥有权限、引用计数等，控制权转移等）。

#include<iostream>
using namespace std;
template <typename T>  
class SmartPointer
{  
public:  
    //构造函数  
    SmartPointer(T* p=0): _ptr(p), _reference_count(new size_t)
	{  
        if(p)  
            *_reference_count = 1;   
        else  
            *_reference_count = 0;   
    }  
    //拷贝构造函数  
    SmartPointer(const SmartPointer& src) 
	{  
        if(this!=&src) 
		{  
            _ptr = src._ptr;  
            _reference_count = src._reference_count;  
            (*_reference_count)++;  
        }  
    }  
    //重载赋值操作符  
    SmartPointer& operator=(const SmartPointer& src) 
	{  
        if(_ptr==src._ptr) 
		{  
            return *this;  
        }  
        releaseCount();  
        _ptr = src._ptr;  
        _reference_count = src._reference_count;  
        (*_reference_count)++;  
        return *this;  
    }  
	
    //重载操作符  
    T& operator*() 
	{  
        if(*_ptr) 
		{  
            return *_ptr;  
        }  
        //throw exception  
    }  
    //重载操作符  
    T* operator->() 
	{  
        if(ptr) 
		{  
            return _ptr;  
        }  
        //throw exception  
    }  
    //析构函数  
    ~SmartPointer() 
	{  
        if (--(*_reference_count) == 0) 
		{  
            delete _ptr;  
            delete _reference_count;  
        }  
    }  
private:  
    T *_ptr;  
	size_t *_reference_count;  
	void releaseCount() 
	{  
        if(_ptr) 
		{  
            (*_reference_count)--;  
			if((*_reference_count)==0) 
			{  
				delete _ptr;  
				delete _reference_count;  
			}  
        }  
	}  
};  

int main()   
{  
    SmartPointer<char> cp1(new char('a'));  
    SmartPointer<char> cp2(cp1);  
    SmartPointer<char> cp3;  
    cp3 = cp2;  
    cp3 = cp1;  
    cp3 = cp3;  
    SmartPointer<char> cp4(new char('b'));  
    cp3 = cp4;
	cout<<*cp3<<"  "<<*cp4<<endl;
	return 0;
}

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