C/C++知识要点5——智能指针原理及自己定义实现

Posted 2020-09-24 cxchanpin

智能指针概述：

智能指针用来管理动态对象。其行为类似于常规指针，重要的差别是：它负责自己主动释放所指向的对象。

C++ 11标准库提供两种智能指针：shared_ptr、unique_ptr

差别是：shared_ptr同意多个指针指向同一个对象；unique_ptr则独占所指向的对象。

另外。另一种weak_ptr的伴随类，它是一种弱引用。指向shared_ptr所管理的对象。

自己定义智能指针实现方法：

实现方法使用引用计数方法。

智能指针将一个计数器与类指向的对象相关联，引用计数跟踪一共同拥有多少个类对象共享同一指针。

实现要点：

1. 每次创建类的新对象的时候，初始化指针并将引用计数置为1。
2. 当对象作为还有一对象的副本而创建的时候，也就是拷贝构造时候，拷贝构造函数拷贝指针并添加与之相应的引用计数；
3. 当对一个对象进行赋值操作的时候，赋值操作符 降低左操作数所指对象的引用计数（若引用计数减为0，则删除该对象），并添加右操作数指向对象的引用计数（由于左側指针指向了右側指针指向的对象，所以右側指针指向的对象的引用计数添加1）；
4. 调用析构函数时候，降低引用计数（若减为0。则删除基础对象）；

实现智能指针有两种经典策略：一是引入辅助类，二是使用句柄类。

以下样例使用辅助类来实现：

#include"iostream"
using namespace std;
//定义一个普通类
class bookClass{
private:
	string name;
	int price;
public:
	int getPrice(){ return price; }
};
//辅助类
class Counter
{
private:
	friend class smartPoint;
	Counter(bookClass *book) :bk(book), count(1){};
	~Counter(){ delete bk; };
	int count;
	bookClass* bk;
};
//智能指针类
class  smartPoint
{
public:
	smartPoint(bookClass *bkC) :RpCnt(new Counter(bkC)){}
	smartPoint(const smartPoint &sp) :RpCnt(sp.RpCnt){ ++RpCnt->count; }
	smartPoint& operator= (const smartPoint& rhs)
	{
		++rhs.RpCnt->count;
		if (--RpCnt->count == 0)
			delete RpCnt;
		RpCnt = rhs.RpCnt;
		return *this;
	}
	
	~smartPoint(){
		if (--RpCnt->count == 0)
			delete RpCnt;
	}
private:
	Counter *RpCnt;
};

上述代码，实现了一个简单的智能指针类。可编译执行，逐条对照实现要点中的要求。