标签：类;c++
一、问题引入
关于C++中的new和delete操作符，
我们知道这两个操作符必须成对存在，才能避免内存泄漏。
这一点在学习的时候被认为是常识，然而，在实际编写代码的过程中，却常常很难做到。
下面有3种情况：
1、代码很长。
当需要用到delete的地方离使用与之对应的new操作符距离非常远时，我们很容易忘记delete。当然，这种情况是完全可以避免的。
2、如下面代码：
void Test()
{
int *pi = new int(1);
if(1)
{
return;
}
delete pi; //程序并没有执行到这一步
}
int main()
{
void Test();
return 0;
}这里我们在Test函数中，开辟了一段长度为 1个int类型大小 的动态内存，
但接下来，进入if语句，直接return掉了，因此之前开辟的那段内存没有得到回收，导致内存泄漏。
对于这种情况，我们可以这样修改：
void Test()
{
int *pi = new int(1);
if(1)
{
delete pi;
return;
}
delete pi; //程序并没有执行到这一步
}
int main()
{
void Test();
return 0;
}3、让情况再复杂一些，看看这段代码：
void DoSomeThing()
{
if(1)
{
throw 1;
}
}
void Test()
{
int *pi = new int(1);
DoSomeThing();
delete pi;
}
int main()
{
try
{
Test1();
}
catch(...)
{
;
}
return 0;
}在Test()函数中，看似new和delete是成对存在的，中间也只有一行代码，
然而当中间这个DoSomeThing()抛出异常导致这个程序结构不是按部就班地进行时，
仍然没有执行delete pi 这一步。
这种情况我们仍然可以做如下修正：
void DoSomeThing()
{
if(1)
{
throw 1;
}
}
void Test()
{
int *pi = new int(1);
try
{
DoSomeThing();
}
catch(...)
{
delete pi;
throw;
}
delete pi;
}
int main()
{
try
{
Test1();
}
catch(...)
{
;
}
return 0;
}在Test中加上一个try catch语句，作为DoSomeThing()函数抛出异常的“中介”，处理动态内存。
以上3种情况都是完全可以解决的。
但特别是当程序是类似情况3的结构，甚至更复杂的时候，我们不得不加上一大堆的代码，却仅仅是为了处理动态内存的回收。
这是十分影响开发效率的，同时程序也变得难以阅读。
二、简单的智能指针
我们知道，类的成员函数中，析构函数的存在似乎能解决动态内存回收的问题：当程序出了类的作用域，会自动调用该类的析构函数。
带着这个思想，我们定义一个名为AutoPtr的类模板
template<typename T>
class AutoPtr
{
public:
AutoPtr(T *ptr = NULL)
:_ptr(ptr)
{}
AutoPtr(AutoPtr<T> &ap)
:_ptr(ap._ptr)
{
ap._ptr = NULL;
}
~AutoPtr()
{
if (_ptr != NULL)
{
cout << "delete:" << _ptr << endl;
delete _ptr;
_ptr = NULL;
}
}
AutoPtr<T> operator=(AutoPtr<T> &ap)
{
if(this != &ap)
{
if (_ptr != ap._ptr)
{
delete _ptr;
}
_ptr = ap._ptr;
ap._ptr = NULL;
}
return *this;
}
T &operator*()
{
return *_ptr;
}
T* operator->()
{
return _ptr;
}
protected:
T* _ptr;值得注意的是，当这个模板类的模板类型为结构体或类时，我们需要访问该类的成员，因此需要一个
"->"操作符的重载，举个例子：
已知结构体stru的定义如下：
struct stru
{
void PrintTest()
{
std::cout << "hi" << std::endl;
}
};对于这样的类，当我们执行如下代码
stru st1; stru *ps1 = &st1; AutoPtr<stru> aps1(ps1); aps1->PrintTest();//操作符的重载
最后一行发生 "->"操作符的重载，但根据之前关于 "->"操作符的定义严格意义上，访问到的是
_ps1; 这行代码实际上经过重载后，应该为：_ps1PrintTest()
其实这里是编译器为了保证代码的可读性，把_ps1PrintTest优化为 _ps1->PrintTest()。
（这个优化在g++和VS2015中都是存在的）
当然，这个智能指针并不完美，仔细观察我的拷贝构造函数和赋值操作符的重载，你会发现，每当我们进行拷贝或者赋值的时候，永远都是让源智能指针置空，也就是说，同一时间一段动态内存只能由一个智能指针来维护。
这样做是有原因的：如果有若干个个智能指针指向同一块动态空间，那么在析构的时候，将会对这块空间析构若干次，程序必然崩溃。所以我只能让这个类具有“同一时间一段动态内存只能由一个智能指针来维护”的特性。
总之，尽管不完美，但我们还是实现类一个简单的智能指针AutoPtr。有了它，我们可以不用手动delete，将释放内存的工作全部交给析构函数来处理。
上面说的“不完美”主要体现为以下几点，也是我接下来要解决的问题：
1、“同一时间一段动态内存只能由一个智能指针来维护”的特性：这个特性让它和普通的指针“不太像”，不符合普遍的编程习惯，
此外如果手动构造多个指向同一内存的智能指针，仍会导致析构函数的时候对同一内存析构多次，仍会令程序崩溃，因此这样的做法并没有根本上解决问题；
2、智能指针只能指向动态内存，如果指向静态内存，在析构的过程中必然崩溃。
三、改进
我之前写的AutoPtr有种种不完美之处，需要对其进行一些改进，其中由于拷贝和赋值的不合理导致
同一时间在特定的一段动态内存，只能存在一个AutoPtr维护，针对这个问题，ScopedPtr 和 SharedPtr都是对AutoPtr的改进
ScopedPtr类模板的定义如下：
template<typename T>
class ScopedPtr
{
public:
ScopedPtr(T* ptr = NULL)
:_ptr(ptr)
{}
~ScopedPtr()
{
if (_ptr)
{
cout << "delete:" << _ptr << endl;
delete _ptr;
_ptr = NULL;
}
}
T &operator*()
{
return *_ptr;
}
T* operator->()
{
return _ptr;
}
protected:
ScopedPtr(ScopedPtr<T> &sp);
ScopedPtr<T> &operator=(ScopedPtr<T> &sp);
protected:
T* _ptr;
};这里跟AutoPtr的区别在于
1：拷贝构造函数和赋值操作符重载函数只声明，没有定义
2：并且以上两个函数的声明放在了protected限定符内
采用这样的做法，当我们想对ScopedPtr类型的变量进行拷贝构造或者赋值时，由于并没有定义相应的函数，程序是无法编译通过的，因此根本上就防止了赋值行为的发生；
此外，将这两个函数放在protected限定符内也是有意义的：假如我们声明这两个函数为public，那么的确可以起到同样防止调用的效果。
但是一旦这样做，造成的后果就是，其他人在读这样的代码时，有可能会误解为我们没来得及定义这两个函数，然后“画蛇添足”地加上相应的定义，如此一来，这个ScopedPrt类就与之前我们定义的AutoPtr类没两样了。
此外，心怀恶意的“捣乱者”一旦看到这样的漏洞，破坏掉你的程序也将会轻而易举——只需要给这两个函数写上定义就可以了。
总之，将这两个函数声明为protected是有意义的，它可以防止其他人对程序的破坏行为。
(待续)
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