智能指针的实现

Posted 2021-12-08 每天告诉自己要努力

（实现代码做了详细的注释）

内存有四块：全局区、栈区、堆区、代码区
全局区存放着的是等到程序结束前才会释放里面的数据
代码区是存放着编译后的二进制的0和1

栈区：压栈、出栈，会自动管理释放
堆区：new出来的需要手动delete，由程序员管理
而智能指针的实现是利用了栈区和堆区的存储特性来实现的。

一、对象开辟在栈区，析构函数会自动释放内存

class Person{
public:
	Person(int age) {
		this->m_age = age;
	}
	~Person() {
		cout<<"对象开辟在栈区的话，析构函数会自动释放"<<endl;
	}
private:
	int m_age;
};
void test1() {
	Person p1(10);//这样子创建的对象p1就是存储在栈区的，不用担心内存泄露
}

二、对象开辟在堆区，需要手动delete

class Person{
public:
	Person(int age) {
		this->m_age = age;
	}
	~Person() {
		cout<<"对象开辟在堆区的话，记得手动释放"<<endl;
	}
private:
	int m_age;
};
void test1() {
	Person *p1 = new Person(10);//这样子创建的对象p1就是存储在堆区，需要手动释放
	delete p1; //手动释放
}

三、对象开辟在堆区，利用智能指针可以自动释放

原理简单来说，就是利用栈区会自动释放内存，而堆区不会自动释放内存。所以把不会自动释放内存的东东（new出来的指针），放到可以自动释放内存的东东里面（自定义的智能指针类）；

步骤大概如下：（以Person这个自定义类型为例）
①定义一个智能指针的类，用来管理这个开辟在堆区的Person类型指针
②把这个开辟在堆区的Person类型指针，当作智能指针类的有参构造的传入参数
③在栈区创建智能指针类，所以智能指针类会自动执行它的析构函数，因此在智能指针类的析构函数中实现Person类型指针的delete操作，就可以实现自动释放了。
④为了创建一个智能指针对象去模拟这个new出来的Person对象，需要借助运算符重载，模拟出原来的Person指针可以实现的->和*解引用操作。

//先构造一个Person类作为例子，让智能指针类管理Person *
class Person {
public:
	Person(int age) {
		this->m_age = age;
	}
	void showAge() {
		cout << this->m_age << endl;
	}
private:
	int m_age;
};

//定义智能指针类
class smartPointer{
public:
	smartPointer(Person *person) {
		this->person = person;
	}
	
	//2️⃣智能指针类在栈区，是会自动调用析构的。所以在析构中delete掉需要手动释放的Person*，达到了自动管理的目的。
	~smartPointer() {
		if (this->person != NULL) {
			delete this->person;
			this->person = NULL;
		}
	}

	//3️⃣重载->    模拟sp->showAge(); 等同于person->showAge();
	Person* operator->() {
		return this->person;
	}

	//4️⃣重载*     模拟(*sp).showAge(); 等同于(*person).showAge();
	Person& operator*() {
		return *this->person;
	}

private:
	Person * person;
};


int main() {
	//1️⃣sp作为智能指针，开辟到栈上，自动释放。把new出来的Person*类型作为智能指针类的有参构造的传入参数
	smartPointer sp(new Person (10));
	
	//3️⃣模拟sp->showAge(); 等同于person->showAge();在智能指针内部进行了运算符重载
	sp->showAge(); 
	//实际上重载了之后，返回的是Person*类型，也就是说sp->是个Person*指针，因此想要调用showAge函数的时候，应该要sp->->showAge();但是编译器给自动做了优化处理了
	
	//4️⃣模拟(*sp).showAge(); 等同于(*person).showAge();在智能指针内部进行了运算符重载
	(*sp).showAge();
	//重载之后返回的是Person*指针指向的对象本体
	
	return 0;
}

总结

• 如果有new出来的类对象，是需要程序员手动delete释放内存的，为了防止程序员健忘，用智能指针类去管理这个new出来的类对象，实现自动delete释放内存的目的。并且运用运算符重载的功能，实现智能指针对象的调用类对象成员函数的功能，模拟成类对象一样的调用成员函数功能。