第九课智能指针示例------狄泰软件学院

Posted 2020-09-16 谱写赞歌

一、内存泄漏（臭名昭著的bug）

（1）、动态申请堆空间，用完后不归还

（2）、c++语言中没有垃圾回收机制

（3）、指针无法控制所指向的堆空间生命周期（如局部指针生命周期结束了堆空间的生命周期还未结束）

二、智能指针

1、当代c++平台的智能指针

（1）、指针生命周期结束时主动释放堆空间

（2）、一片堆空间最多只能由一个智能指针标识

（3）、杜绝指针运算和指针比较

2、智能指针的设计方案

（1）、通过类模板描述指针的行为：能够定义不同类型的指针变量

（2）、重载指针特征操作符（->和*）：利用对象模拟原生指针的行为

3、下面说明用c++来实现智能指针的具体做法

1、为了达到指针生命周期结束时主动释放堆空间的目的，需要在析构函数中将指针删除

　　SmartPoiter(T* p = NULL)
    {
        m_pointer = p;//开始时指向NULL
    }

    T* operator -> ()
    {
        return m_pointer;
    }

    T& operator * ()
    {
        return *m_pointer;
    }

    bool isNull()
    {
        return (m_pointer == NULL);
    }

    T* get()
    {
        return m_pointer;
    }

    ~SmartPoiter()
    {
        delete m_pointer;//析构函数中删除原生指针
    }

2、而要达到一片内存只有一个指针管理的目的，必须在拷贝构造函数和赋值操作符处做处理

　　SmartPoiter(const SmartPoiter<T>& obj)
    {
        m_pointer = obj.m_pointer;
        const_cast<SmartPoiter<T>&>(obj).m_pointer = NULL;//因为obj是const属性，不能做左值，需先进行强制类型转换
    }

    SmartPoiter<T>& operator = (const SmartPoiter<T>& obj)
    {
        if( this != &obj )
        {
            delete m_pointer;
            m_pointer = obj.m_pointer;
            const_cast<SmartPoiter<T>&>(obj).m_pointer = NULL;
        }

        return *this;
    }

3、而要实现不能进行指针运算和指针比较则非常容易：不重载相应的操作符即可（如不重载++操作符和==操作符等）

三、完整代码

#ifndef SMARTPOINTER_H
#define SMARTPOINTER_H

namespace DTLib
{
template <typename T>
class SmartPoiter
{
protected:
    T* m_pointer;
public:
    SmartPoiter(T* p = NULL)
    {
        m_pointer = p;
    }

    SmartPoiter(const SmartPoiter<T>& obj)
    {
        m_pointer = obj.m_pointer;
        const_cast<SmartPoiter<T>&>(obj).m_pointer = NULL;
    }

    SmartPoiter<T>& operator = (const SmartPoiter<T>& obj)
    {
        if( this != &obj )
        {
            delete m_pointer;
            m_pointer = obj.m_pointer;
            const_cast<SmartPoiter<T>&>(obj).m_pointer = NULL;
        }

        return *this;
    }

    T* operator -> ()
    {
        return m_pointer;
    }

    T& operator * ()
    {
        return *m_pointer;
    }

    bool isNull()
    {
        return (m_pointer == NULL);
    }

    T* get()
    {
        return m_pointer;
    }

    ~SmartPoiter()
    {
        delete m_pointer;
    }
};
}

#endif // SMARTPOINTER_H

SmartPointer.h

#include <iostream>
#include "SmartPointer.h"

using namespace std;
using namespace DTLib;

class Test
{
public:
    Test()
    {
        cout << "Test()" << endl;
    }

    ~Test()
    {
        cout << "~Test" << endl;
    }
};

int main()
{
    SmartPoiter<Test> p1 = new Test();
    //SmartPoiter<Test> p2 = p1;
    SmartPoiter<Test> p2;
    p2 = p1;

    cout << "p1=" << p1.isNull() << endl;
    cout << "p2=" << p2.isNull() << endl;

    //p1++;//不能进行指针运算，因为没有重载相应的操作符
    return 0;
}

注：智能指针使用军规：只能用来指向堆空间的单个对象或者单个变量

四、小结

（1）、指针操作符（->和*）可以被重载

（2）、重载指针特征操作符能够使用对象代替指针

（3）、智能指针只能用于指向堆空间中的内存

（4）、智能指针的意义在于最大程度避免内存问题