C++智能指针详解:shared_ptr

Posted 2020-09-08

　　在开始本文内容之前,我们再来总结一下,前文内容:

　　1.智能指针采用RAII机制,在构造对象时进行资源的初始化,析构对象时进行资源的清理及汕尾.

　　2.auto_ptr防止拷贝后析构释放同一块内存,采用"转移所有权"的方法.（实际开发中auto_ptr并不实用）

　　3.scoped_ptr与auto_ptr类似,但是它与auto_ptr最大的区别是:它不能转移所有权,即就是禁止拷贝/赋值!(当然,我们也探讨了C++中禁止拷贝对象的技术,在此不赘述)

　　回顾完前文内容后,我们今天来讨论shared_ptr.

　　我们虽然有了scoped_ptr,但在实际开发过程中,我们的确要是想对智能指针进行拷贝,那scoped_ptr就鞭长莫及了.

　　那么,我们回到原始的问题:对智能指针进行拷贝,会出现什么情况?

　　我们在第二篇文章也分析了:如果对智能指针不进行特殊处理,在析构时,会将同一块内存释放多次,程序会崩溃!

　　因此,我们要想对智能指针进行拷贝,就必须做一些特殊的处理,使得析构函数只释放一次内存.

　　此时,如果探究过深浅拷贝的同学,可能心中已经有了答案:用引用计数!!!(深浅拷贝问题,以后我会讨论,不是本文重点)

　　考虑到有些童鞋可能不知道什么是引用计数,那我就在这里解释一下:

　　在引用计数中，每一个对象负责维护对象所有引用的计数值。当一个新的引用指向对象时，引用计数器就递增，当去掉一个引用时，引用计数就递减。当引用计数到零时，该对象就将释放占有的资源。——百度百科

　　通俗一点的讲:在本例中我们通过count变量来记录当前有多少个对象共同维护着这个指针,每次拷贝/赋值的时候,让count++.

//拷贝构造(赋值运算符重载类似,用简洁写法调用拷贝构造即可)
SharedPtr(const SharedPtr &sp)
    :_ptr(sp._ptr)
    ,_count(sp._count){
        if(_count!=NULL){
            ++(*_count);
        }
}

　　当对象析构时,首先我们看count是不是1,如果不是1,说明还有其他对象在维护这个指针,我们让count--.否则的话,就说明,只有当前对象在维护这个指针,此时就可以愉快的把指针delete掉了.

~SharedPtr(){
    if(count!=NULL && *count == 1){
        delete _ptr;
        delete _count;
        _ptr = NULL;
        _count = NULL;
    }else{
        --(*count);
    }
}

　　通过这样的的形式,就可以保证:在多个shared_ptr对象共同维护一块内存中,对内存只delete一次.

　　最终,贴上我简化后shared_ptr的代码.

/*
*文件说明:模拟实现shared_ptr
*作者:高小调
*日期:2017-03-31
*集成开发环境:Microsoft Visual Studio 2010 
*/
#pragma once
template<typename T>
class SharedPtr{
public:
	//构造函数
	SharedPtr(T *ptr=NULL)
		:_ptr(ptr)
		,_count(NULL){
			if(ptr!=NULL){
				_count = new int(1);
				std::cout<<_ptr<<" Is Created"<<std::endl;
			}
	}
	//拷贝构造
	SharedPtr(const SharedPtr & sp)
		:_ptr(sp._ptr)
		,_count(sp._count){
			if(sp._count!=NULL){
				++(*_count);
			}
	}
	//赋值运算符重载
	SharedPtr& operator=(const SharedPtr &sp){
		if(_ptr!=sp._ptr){
			SharedPtr tmp(sp);
			std::swap(_ptr,tmp._ptr);
			std::swap(_count,tmp._count);
		}
		return *this;
	}
	//析构函数
	~SharedPtr(){
		if(_count!=NULL && --(*_count)==0){
			std::cout<<_ptr<<" Is Destory"<<std::endl;
			delete _ptr;
			delete _count;
			_ptr = NULL;
			_count = NULL;
		}
	}
private:
	T* _ptr;
	int *_count;
};

void TestSharedPtr(){
	SharedPtr<int> sp1(new int(10));
	SharedPtr<int> sp2(new int(20));
	SharedPtr<int> sp3(new int(30));
	SharedPtr<int> sp4(sp1);
	sp2 = sp1;
	sp3 = sp1;
}