智能指针(smart pointer)是存储指向动态分配(堆)对象指针的类,用于生存期控制,可以确保自己主动正确的销毁动态分配的对象,防止内存泄露。它的一种通用实现技术是使用引用计数(reference count)。智能指针类将一个计数器与类指向的对象相关联,引用计数跟踪该类有多少个对象共享同一指针。每次创建类的新对象时。初始化指针并将引用计数置为1;当对象作为还有一对象的副本而创建时。拷贝构造函数拷贝指针并添加与之对应的引用计数;对一个对象进行赋值时,赋值操作符降低左操作数所指对象的引用计数(假设引用计数为减至0。则删除对象),并添加右操作数所指对象的引用计数;调用析构函数时,构造函数降低引用计数(假设引用计数减至0,则删除基础对象)。
智能指针就是模拟指针动作的类。全部的智能指针都会重载 -> 和 * 操作符。智能指针还有更多功能。比較实用的是自己主动销毁。这主要是利用栈对象的有限作用域以及暂时对象(有限作用域实现)析构函数释放内存。当然,智能指针还不止这些,还包含复制时能够改动源对象等。智能指针依据需求不同,设计也不同(写时复制,赋值即释放对象拥有权限、引用计数等,控制权转移等)。auto_ptr 即是一种常见的智能指针。
智能指针通经常使用类模板实现:
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template <class T>
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class smartpointer
-
{
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private:
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T *_ptr;
-
public:
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smartpointer(T *p) : _ptr(p)
-
{
-
}
-
T& operator *()
-
{
-
return *_ptr;
-
}
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T* operator ->()
-
{
-
return _ptr;
-
}
-
~smartpointer()
-
{
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delete _ptr;
-
}
-
};
实现引用计数有两种经典策略。在这里将使用当中一种,这里所用的方法中,须要定义一个单独的详细类用以封装引用计数和相关指针:
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class U_Ptr
-
{
-
friend class HasPtr;
-
int *ip;
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size_t use;
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U_Ptr(int *p) : ip(p) , use(1)
-
{
-
cout << "U_ptr constructor called !" << endl;
-
}
-
~U_Ptr()
-
{
-
delete ip;
-
cout << "U_ptr distructor called !" << endl;
-
}
-
};
HasPtr类须要一个析构函数来删除指针。可是,析构函数不能无条件的删除指针。
”
条件就是引用计数。
假设该对象被两个指针所指。那么删除当中一个指针。并不会调用该指针的析构函数。由于此时还有另外一个指针指向该对象。看来,智能指针主要是预防不当的析构行为,防止出现悬垂指针。
如上图所看到的,HasPtr就是智能指针,U_Ptr为计数器;里面有个变量use和指针ip,use记录了*ip对象被多少个HasPtr对象所指。如果如今又两个HasPtr对象p1、p2指向了U_Ptr。那么如今我delete p1。use变量将自减1, U_Ptr不会析构,那么U_Ptr指向的对象也不会析构。那么p2仍然指向了原来的对象,而不会变成一个悬空指针。当delete
p2的时候,use变量将自减1,为0。
此时,U_Ptr对象进行析构,那么U_Ptr指向的对象也进行析构,保证不会出现内存泄露。
包括指针的类须要特别注意复制控制,原因是复制指针时仅仅复制指针中的地址。而不会复制指针指向的对象。
大多数C++类用三种方法之中的一个管理指针成员
(1)无论指针成员。复制时仅仅复制指针。不复制指针指向的对象。
当当中一个指针把其指向的对象的空间释放后。其他指针都成了悬浮指针。这是一种极端
(2)当复制的时候,即复制指针,也复制指针指向的对象。这样可能造成空间的浪费。由于指针指向的对象的复制不一定是必要的。
(3) 第三种就是一种折中的方式。利用一个辅助类来管理指针的复制。原来的类中有一个指针指向辅助类,辅助类的数据成员是一个计数器和一个指针(指向原来的)(此为本次智能指针实现方式)。
事实上,智能指针的引用计数类似于java的垃圾回收机制:java的垃圾的判定非常简答,假设一个对象没有引用所指,那么该对象为垃圾。
系统就能够回收了。
HasPtr 智能指针的声明例如以下。保存一个指向U_Ptr对象的指针。U_Ptr对象指向实际的int基础对象,代码例如以下:
这里的赋值操作符比較麻烦。且让我用图表分析一番:
如果如今又两个智能指针p1、 p2,一个指向内容为42的内存。一个指向内容为100的内存。例如以下图:
如今。我要做赋值操作,p2 = p1。对照着上面的
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HasPtr& operator=(const HasPtr&);
此时。rhs就是p1,首先将p1指向的ptr的use加1,
然后。做:
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if (--ptr->use == 0)
-
delete ptr;
由于。原先p2指向的对象如今p2不在指向。那么该对象就少了一个指针去指,所以。use做自减1;
此时,条件成立。由于u2的use为1。那么,执行U_Ptr的析构函数,而在U_Ptr的析构函数中,做了delete ip操作,所以释放了内存。不会有内存泄露的问题。
接下来的操作非常自然。无需多言:
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ptr = rhs.ptr;
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val = rhs.val;
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return *this;
做完赋值操作后,那么就成为例如以下图所看到的了。红色标注的就是变化的部分:
而还要注意的是,重载赋值操作符的时候,一定要注意的是,检查自我赋值的情况。
如图所看到的:
此时。做p1 = p1的操作。那么。首先u1.use自增1。为2。然后。u1.use自减1,为1。那么就不会运行delete操作,剩下的操作都能够顺利进行。按《C++ primer》说法,“这个赋值操作符在降低左操作数的使用计数之前使rhs的使用计数加1,从而防止自身赋值”。哎。反正我是那样理解的。当然,赋值操作符函数中一来就能够按常规那样:
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if(this == &rhs)
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return *this;
执行结果例如以下图:
原文地址:http://blog.csdn.net/hackbuteer1/article/details/7561235