C++中智能指针的工作原理和简单实现
智能指针：它的一种通用实现方法是采用引用计数的方法。智能指针将一个计数器与类指向的对象相关联，引用计数跟踪共有多少个类对象共享同一指针。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；这是因此左侧的指针指向了右侧指针所指向的对象，因此右指针所指向的对象的引用计数+1；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）。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。这里主要讲一下引入辅助类的方法，看下面的例子：
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 | class Point //基础对象类，要做一个对Point类的智能指针{ public: Point(int xVal = 0, int yVal = 0):x(xVal),y(yVal) { } int getX()const { return x; } int getY()const { return y; } void setX(int xVal) { x = xVal; } void setY(int yVal) { y = yVal; }private: int x,y;};class RefPtr //辅助类{ //该类成员访问权限全部为private，因为不想让用户直接使用该类 friend class SmartPtr; //定义智能指针类为友元，因为智能指针类需要直接操纵辅助类 RefPtr(Point ptr):p(ptr), count(1) { } ~RefPtr() { delete p; } int count; //引用计数 Point p; //基础对象指针}; class SmartPtr //智能指针类{ public: SmartPtr(Point ptr):rp(new RefPtr(ptr)) { } //构造函数 SmartPtr(const SmartPtr &sp):rp(sp.rp) { ++rp->count; } //复制构造函数 SmartPtr& operator=(const SmartPtr& rhs) { //重载赋值操作符 ++rhs.rp->count; //首先将右操作数引用计数加1， if(—rp->count == 0) //然后将引用计数减1，可以应对自赋值 delete rp; rp = rhs.rp; return this; } ~SmartPtr() { //析构函数 if(—rp->count == 0) //当引用计数减为0时，删除辅助类对象指针，从而删除基础对象 delete rp; } private: RefPtr rp; //辅助类对象指针}; int main(){ Point p1 = new Point(10, 8); SmartPtr sp1(p1); //此时sp1.rp->count = 1 SmartPtr sp2(sp1); //首先将sp1.rp->count赋给sp2.rp->count,之后sp2.rp->count++,这时sp1,sp2的rp是同一个对象 Point *p2 = new Point(5, 5); SmartPtr sp3(p2); sp3 = sp1; return 0;} |
使用该方式的内存结构图如下：
朴灿烈づ我的快乐病毒、
亦凉
￡神魔★判官ぃ
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