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,能够确保自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;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)。
智能指针就是模拟指针动作的类。所有的智能指针都会重载 -> 和 * 操作符。智能指针还有许多其他功能,比较有用的是自动销毁。这主要是利用栈对象的有限作用域以及临时对象(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,还包括复制时可以修改源对象等。智能指针根据需求不同,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。
//声明文件
#pragma once //智能指针 template<class T> class CSmartPtr { T* m_pointer; public://构造之后析构之前使用计数 CSmartPtr(T* p = NULL); CSmartPtr(const CSmartPtr<T>& obj); ~CSmartPtr(); CSmartPtr<T>& operator=(const CSmartPtr<T>& obj);//重载赋值操作符 T* operator->();//重载->操作符 T& operator*();//重载&操作符 T* get(); }; //工作指针 class CWorkPtr { template<class T> friend class CSmartPtr;//一大亮点,将类模板声明为友元类 int UseCnt;//被引用的次数 public: CWorkPtr(); ~CWorkPtr(); void Disp(); };
//实现文件
#include "stdafx.h" #include "SmartPointer.h" //智能指针 template<class T> CSmartPtr<T>::CSmartPtr(T* p){ m_pointer = p; if (m_pointer != NULL) cout << "构造函数:" << m_pointer->UseCnt << endl; } template<class T> CSmartPtr<T>::CSmartPtr(const CSmartPtr<T>& obj){ m_pointer = obj.m_pointer; ++m_pointer->UseCnt; cout << "拷贝构造函数:" << m_pointer->UseCnt << endl; } template<class T> CSmartPtr<T>::~CSmartPtr(){ if (m_pointer != NULL && --m_pointer->UseCnt == 0){ cout << "析构函数:" << m_pointer->UseCnt << endl; delete m_pointer; } } template<class T> CSmartPtr<T>& CSmartPtr<T>::operator=(const CSmartPtr<T>& obj)//重载赋值操作符 { if (this != &obj){//防止自我赋值 if (m_pointer != NULL && --m_pointer->UseCnt == 0) delete m_pointer;//释放自身所拥有的工作指针 m_pointer = obj.m_pointer; ++m_pointer->UseCnt; cout << "赋值函数:" << m_pointer->UseCnt << endl;//持有另外对象的工作指针 } return *this; } template<class T> T* CSmartPtr<T>::operator->(){ return m_pointer; }//重载->操作符 template<class T> T& CSmartPtr<T>::operator*(){ return *m_pointer; }//重载&操作符 template<class T> T* CSmartPtr<T>::get(){ return m_pointer; } //工作指针 CWorkPtr::CWorkPtr() : UseCnt(1) { cout << "constructor called !" << endl; } CWorkPtr::~CWorkPtr(){ cout << "distructor called !" << endl; } void CWorkPtr::Disp() { cout << "I'am CWorkPtr, imped the main fun. Now I am refed by " << UseCnt << " SmartPtrs. " << endl; }
//测试客户端
void main() { cout << "初次被构造>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>" << endl; CSmartPtr<CWorkPtr> pNewPtr = new CWorkPtr();//构造函数 pNewPtr->Disp(); cout << "首次被引用>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>" << endl; CSmartPtr<CWorkPtr> pRef1 = pNewPtr;//拷贝构造函数 pNewPtr->Disp(); cout << "再次被引用>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>" << endl; CSmartPtr<CWorkPtr> pRef2; pRef2 = pRef1;//赋值函数 pNewPtr->Disp(); }