RAII&智能指针

RAII：资源分配及初始化。但是这个翻译并没有显示出这个惯用法的真正内涵。RAII的好处在于它提供了一种资源自动管理的方式，当出现异常，回滚等现象时，RAII可以正确的释放资源。
内存泄漏会导致：
1.内存耗尽 2.其他程序可能用不了了 3.程序崩溃
在资源的获取和释放之间，我们通常会使用资源，但常常一些不可预计的异常会在资源使用过程中产生，这就使资源没有得到正确的释放。但是我们其实是可以捕捉异常的，但是捕捉异常会使得代码冗余杂乱，量大而且可读性比较低。
比如：

void DoSomething()
{
int *p=new int(1);
cout<<"DoSomething()"<<endl;
}

void Test()
{
try
{
DoSomething();
}
catch(...)
{
delete p;
throw;
}
}

这样短短一个代码看起来却很杂乱，而且也不好控制。
所以我们引出了智能指针。智能指针的实现原理就是RAII。
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）。
下面介绍几个Boost库中的智能指针。

AutoPtr

AutoPtr的实现主要是管理权转移。它没有考虑引用计数，当用一个对象构造另一个对象时，会转移这种拥有关系。

template<class T>
class AutoPtr
{
//friend ostream& operator<< <T>(ostream& os, const AutoPtr<T>& ap);
public:
AutoPtr(T* ptr)
:_ptr(ptr)
{}
~AutoPtr()
{
if (_ptr!=NULL)
{
delete _ptr;
}
}
AutoPtr(AutoPtr<T>& ap)
:_ptr(ap._ptr)
{
ap._ptr = NULL;
}
public:
AutoPtr<T>& operator=(const AutoPtr<T>& ap)
{
if (this != ap)
{
delete _ptr;
_ptr = ap._ptr;
ap._ptr = NULL;
return _ptr;
}
}

T& operator*()
{
return *_ptr;
}
T* operator->()
{
return _ptr;
}
public:
T* GetPtr()
{
return _ptr;
}

private:
T* _ptr;
};

旧版的AutoPtr在它的成员函数中有一个变量owner，在构架对象的时候owner为true。当用它去构建新的对象时，他自己的owner变为false，新对象的owner为true。赋值重载的时候也是，新对象的owner是true。这样在析构的时候只要判断owner的状态是否为true，当为true时，将这块空间delete即可。

template<class T>
class AutoPtr
{
public:
AutoPtr(T* ptr)
:_ptr(ptr)
, owner(true)
{}
~AutoPtr()
{
if (owner)
{
delete _ptr;
}
}
AutoPtr(AutoPtr<T>& ap)
:_ptr(ap._ptr)
, owner(true)
{
ap._ptr = NULL;
ap.owner = false;
}
public:
AutoPtr<T>& operator=(const AutoPtr<T>& ap)
{
if (this != ap)
{
delete _ptr;
_ptr = ap._ptr;
ap.owner = false;
owner = true;
return _ptr;
}
}
}

看起来旧的比新的好。AutoPtr最大的缺点就是只能有一个指针管理一块空间。那么为什么新的还取代了旧的呢？看下面

AutoPtr<int> ap1(new int(1));

if (1)

{

AutoPtr<int> ap2(ap1);

}

*ap1 = 3;

这段代码是用旧版本实现的智能指针（ap1）指向一个动态开辟的内存，然后在if条件语句中又有一个ap2指向这块内存,我们会知道，根据旧版的智能指针的实现原理，ap1的_owner为false，ap2的_owner为true。那么除了if条件语句的局部作用域，ap2就自动调用析构函数释放内存，那么当我们在外面*ap1=3时，访问到的是一块已经被释放了的内存，那么程序这时就会出现问题。
如果是新版的auto_ptr，它提供了一个公有成员函数GetPtr(),可以获取指针_ptr，当发生这种情况时，它可以先判断_ptr是否为空，然后才去访问内存。旧版本这样做是无用的，因为ap1的_ptr并不为空。

2.ScopePtr//守卫指针
这个类型的指针简单来说就是简单粗暴的防拷贝。

template<class T>
class ScopedPtr
{
public:
ScopedPtr(T* ptr)
:_ptr(ptr)
{}
~ScopedPtr()
{
if (_ptr != NULL)
{
delete _ptr;
}
}
protected:
ScopedPtr(const ScopedPtr<T>& sp);
ScopedPtr<T>& operator=(ScopedPtr<T>& sp);
public:
T& operator*()
{
return *_ptr;
}
T* operator->()
{
return _ptr;
}

private:
T* _ptr;
};

将拷贝构造函数和赋值重载函数只声明不实现，而且是Protected.就是为了防止在类外实现的情况发生，简单粗暴哈哈。



3.SharedPtr
采用引用计数，构造一个对象时计数器为1，用这个对象去拷贝构造另一个新的对象时，计数器增加1.去赋值给另一个对象时，计数器同样加1.析构时计数器减1.当计数器值为1时，便可delete这块空间。

template<class T>
class SharedPtr
{
public:
SharedPtr(T* ptr)
:_ptr(ptr)
, _pcount(new int(1))
{}
~SharedPtr()
{
_Release();
}
SharedPtr(SharedPtr<T>& sp)
{
_ptr = sp._ptr;
_pcount = sp._pcount;
(*_pcount)++;
}
public:
SharedPtr<T>& operator=(const SharedPtr<T>& sp)
{
if (_ptr != sp._ptr)
{
_Release();
_ptr = sp._ptr;
_pcount = sp._pcount;
(*_pcount)++;
}
return *this;
}

T& operator*()
{
return *_ptr;
}
T* operator->()
{
return _ptr;
}
long UseCount()
{

return *(_pcount);
}
T* GetPtr()
{
return _ptr;
}

private:
T* _ptr;
int* _pcount;
Del _del;

void _Release()
{
if (--(*_pcount) == 0)
{
_del(_ptr);
delete(_pcount);
}
}
};

在这些指针中最常用到的就是SharedPtr了。但是SharedPtr也存在问题。

线程安全（这个问题我这个级别还不能很好地解决哈哈。等着我变成大神，就办了它。。。）

循环引用
什么是循环引用呢？？给小伙伴举个例子来说明一下。

void test2()
{
SharedPtr<Node> cur(new Node(1));
SharedPtr<Node> next(new Node(2));
cur->_next = next;
next->_prev = cur;
}

struct Node
{
Node(int d)
:_data(d)
, _next(NULL)
, _prev(NULL)
{}

int _data;
SharedPtr<Node> _next;
SharedPtr<Node> _prev;
};

int main()
{
test2();
getchar();
return 0;
}

运行这段代码回发现并没有输出。没有输出的原因是 cur,next的引用计数都是2，当出了test2的作用域时，分别调用析构函数，二者的引用计数都减为1.但是cur靠next->_prev指着，next靠cur->_next指着，两个都在等对方先delete自己的引用计数才能减到0，自己才能delete，这就导致二者都不会delete了。要解决这个问题呢，我们就要引用第四种只能指针了。。那就是WeakPtr了。WeakPtr可以说就是为了SharedPtr准备的。因为WeakPtr的构造函数只接受SharedPtr类型的对象。

struct Node
{
Node(int d)
:_data(d)
, _next(NULL)
, _prev(NULL)
{}

int _data;
WeakPtr<Node> _next;
WeakPtr<Node> _prev;
};

WeakPtr不增加引用计数。这样next->_prev和cur->_next两个指针就不会增加引用计数，也就不会出现循环引用的问题了。
3.定制删除器
当SharedPtr类型的指针遇到其他有些类型的指针时，它就不行了。。。。哦哦。。为什么说他不行了呢，因为SharedPtr只能解决new 出来的东西。那么对于文件类型的指针呢，malloc出来的东西呢。这就需要我们为他们量身定制解决方法啦。
在这里，又要讲到另外一个知识点了。那就是仿函数。它就是能把对象当做函数调用一样的使用。

template<class T>
struct Less
{
bool operator()(const T& l,const T& r)
{
retrun l>r;
}
}

int main()
{
Less less;
cout<<less(1.2)<<endl;//使用对象去调用类里面的函数
}

接下来就是定制删除器

template<class T ,class Del = Delete<T>>
class SharedPtr
{
public:
SharedPtr(T* ptr)
:_ptr(ptr)
, _pcount(new int(1))
{}
SharedPtr(T* ptr,Del del)
:_ptr(ptr)
, _pcount(new int(1))
, _del(del)
{}
~SharedPtr()
{
_Release();
}
SharedPtr(SharedPtr<T,Del>& sp)
{
_ptr = sp._ptr;
_pcount = sp._pcount;
(*_pcount)++;
}
public:
SharedPtr<T, Del>& operator=(const SharedPtr<T, Del>& sp)
{
if (_ptr != sp._ptr)
{
_Release();
_ptr = sp._ptr;
_pcount = sp._pcount;
(*_pcount)++;
}
return *this;
}

T& operator*()
{
return *_ptr;
}
T* operator->()
{
return _ptr;
}
long UseCount()
{

return *(_pcount);
}
T* GetPtr()
{
return _ptr;
}

private:
T* _ptr;
int* _pcount;
Del _del;

void _Release()
{
if (--(*_pcount) == 0)
{
_del(_ptr);
delete(_pcount);
}
}
};

template<class T>
struct Free                          //free
{
void operator()(void* ptr)
{
cout << "free" << endl;
free(ptr);
ptr = NULL;
}
};

template<class T>
struct Delete                         //delete
{
void operator()(T* ptr)
{
cout << "Del" << endl;
delete(ptr);
ptr = NULL;
}
};

template<class T>
struct Fclose                            //fclose
{
void operator()(void* ptr)
{
cout << "Fclose" << endl;
fclose((FILE*)ptr);
}
};

最后我们来总结一下：
AutoPtr 管理权转移-》不要使用

ScopePtr 防拷贝-》简单粗暴

SharedPtr 引用计数-》增减引用计数，最有一个对象释放

xxxArray 管理对象数组-》operator[]

WearPtr 弱指针，辅助SharedPtr.解决循环引用

说了这么多，比较啰嗦哈