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【C++】智能指针的作用,模拟实现auto_ptr,scoped_ptr,shared_ptr

时间:2016-03-21 02:07:36      阅读:509      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:智能指针的作用   模拟实现auto_ptr   scoped_ptr   raii   shared_ptr   

RAII(Resource Acquisition Is Initialization):


资源分配即初始化,定义封装一个类,用来实现调用构造函数时就可完成资源的分配和初始化,在调用析构函数就可完成资源的清理,以实现对资源的初始化和清理。


智能指针:


用自动化或者说智能的指针来实现对动态内存的释放。

它是一个类,有类似指针的功能。


常见的智能指针有:auto_ptr/scoped_ptr/scoped_array/shared_ptr/shared_array,我们今天先讲以下三种。


一、AutoPtr

首先,先介绍AutoPtr,为防止一块空间释放两次浅拷贝导致的崩溃情况,我们的思想是权限转移,就是说你拷贝时要将你的两个指针指向同一块空间,可是这样会程序崩溃,因此我们及时将之前的指针置成空,将这块空间的所有权交给现在的指针。



#include<iostream>
using namespace std;

template<class T>
class AutoPtr
{
public:
    AutoPtr(T* ptr)
    :_ptr(ptr)
    {}

    AutoPtr()
    :_ptr(NULL)
    {}

    AutoPtr<T>(AutoPtr<T>& ap)    //权限转移
        : _ptr(ap._ptr)
    {
        ap._ptr = NULL;
    }

    AutoPtr<T>& operator=(AutoPtr<T>& ap)
    {
        if (&ap != this)
        {
            delete _ptr;
            _ptr = ap._ptr;
            ap._ptr = NULL;     //权限转移
        }
        return *this;
    }

    ~AutoPtr()
    {
        if (_ptr)
        {
            delete _ptr;
            _ptr = NULL;
        }
    }

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

private:
    T* _ptr;
};

void Test()
{
    AutoPtr<int> ap1(new int(2));
    AutoPtr<int> ap2 = ap1;
    AutoPtr<int> ap3(new int(3));
    ap3 = ap1;
}

int main()
{
    Test();
    system("pause");
    return 0;
}


二、ScopedPtr


这是最实用的智能指针。


顾名思义,守卫的指针,思想就是防拷贝,在大多时候用不到拷贝构造和赋值运算符重载,那么我们做的就是写出构造函数和析构函数,拷贝构造和赋值运算符重载只声明不定义。这里有几点要说明:


(1)鉴于上面,我们写智能指针时,将拷贝构造和赋值运算符重载设置成保护或者私有的,这样就可以保证其他人在不知情的情况下(以为是我们忘记写定义了)无法写拷贝构造和赋值运算符重载的定义。


(2)既然不要定义,那为什么要声明呢,是不是可以不要,或许你们会这样想。不可以!原因是你不写,编译器会自动调用系统自身的拷贝构造和赋值运算符重载,这样就没办法做到防拷贝了。


下面,我们用ScopedPtr来实现简易版本的智能指针。


#include<iostream>
using namespace std;

template<class T>
class ScopedPtr
{
public:
    ScopedPtr(T* ptr)
        :_ptr(ptr)
    {}

    Scoped()
        :_ptr(NULL)
    {}

    ~ScopedPtr()
    {
        if (_ptr)
        {
            delete _ptr;
            _ptr = NULL;
        }
    }

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

    T* GetPtr()
    {
        return _ptr;
    }

protected:
    ScopedPtr<T>(const ScopedPtr<T>& sp);
    ScopedPtr<T>& operator = (const ScopedPtr<T>& sp);

private:
    T* _ptr;
};

void Test()
{
    ScopedPtr<int> sp1(new int(2));
    ScopedPtr<int> sp2 = sp1;
    ScopedPtr<int> sp3(new int(3));
    sp3 = sp1;
}

int main()
{
    Test();
    system("pause");
    return 0;
}


三、SharedPtr


共享指针,即思想就是引用计数,引入变量指针变量pCount,指向一块空间,对其计数,当只有一个指针指向空间时再释放资源,实现对其管理。初衷也是解决多个指针指向同一块空间释放多次会崩溃。这里不用static的整型的pCount在于,若有多个指针指向第一块空间,多个指针指向第二块空间,……,当改变一块空间的指向,该块空间的引用计数发生变化了,static的pCount会导致其他空间的引用计数也发生变化。

#include<iostream>
using namespace std;

template<class T>
class SharedPtr
{
public:
    SharedPtr(T* ptr)
        :_ptr(ptr)
        , _pCount(new long(1))
    {}

    SharedPtr()
        :_ptr(NULL)
        , _pCount(new long(1))
    {}

    SharedPtr<T>(const SharedPtr<T>& sp)
        : _ptr(sp._ptr)
        , _pCount(sp._pCount)
    {
        ++(*_pCount);
    }

    SharedPtr<T>& operator=(const SharedPtr<T>& sp)
    {
        if (&sp != this)
        {
            if (--(*_pCount) == 0)
            {
                delete _ptr;
                delete _pCount;
            }
            _ptr = sp._ptr;
            _pCount = sp._pCount;
            ++(*_pCount);
        }
        return *this;
    }

    ~SharedPtr()
    {
        if (_ptr)
        {
            if (--(*_pCount) == 0)
            {
                delete _ptr;
                delete _pCount;
            }
        }
    }

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

    long GetCount()
    {
        return *(_pCount);
    }

    T* GetPtr()
    {
        return _ptr;
    }

private:
    T* _ptr;
    long* _pCount;
};


void Test()
{
    SharedPtr<int> sp1 = new int(1);
    SharedPtr<int> sp2 = sp1;
    SharedPtr<int> sp3 = new int(2);
    sp3 = sp1;
}


int main()
{
    Test();
    system("pause");
    return 0;
}


本文出自 “C语言100-200素数” 博客,请务必保留此出处http://10740184.blog.51cto.com/10730184/1753183

【C++】智能指针的作用,模拟实现auto_ptr,scoped_ptr,shared_ptr

标签:智能指针的作用   模拟实现auto_ptr   scoped_ptr   raii   shared_ptr   

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