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使用C++实现一简单智能指针类

armsword发表于 2014-11-22 15:05:16

智能指针类与普通指针一样，但它借由自动化内存管理保证了安全性，避免了诸如悬挂指针、内存泄露和分配失败等问题。智能指针有好几种实现方式，STL和Boost库里都有实现，比如使用句柄类和引用计数方式。我们现在使用引用计数定义智能指针，智能指针类将一个计数器与类指向的对象相关联。使用计数跟踪该类有多少个对象共享同一指针。使用计数为0时，删除对象。使用计数有时也称为引用计数（reference count）。

使用一个计数变量，并将其置一，每新增一个对象的引用，该变量会加一，移除一个引用则减一，即当对象作为另一对象的副本而创建时，复制构造函数复制指针并增加与之相应的使用计数的值。当对一个对象进行赋值时（=操作符），覆写=操作符，这样才能将一个旧的智能指针覆值给另一指针，旧的引用计数减一，新的智能指针的引用计数则加一。

示例如下：

template 
class SmartPointer
{
public:
    SmartPointer(T* ptr)
    {
        ref = ptr;
        ref_count = (unsigned*)malloc(sizeof(unsigned));
        *ref_count = 1;
    }        
    SmartPointer(SmartPointer& sptr)
    {
        ref = sptr.ref;
        ref_count = sptr.ref_count;
        ++(*ref_count);
    }
    /* 覆写=运算符，这样才能将一个旧的智能指针赋值给另一指针，
     * 旧的引用计数减一，新的智能指针的引用计数则加一。
     */
    SmartPointer& operator=(SmartPointer& sptr)
    {
        if(this == &sptr;)
        {
            return *this;
        }
        // 若已赋值为某个对象，则移除引用
        if(*ref_count > 0)
        {
            remove();
        }
        ref = sptr.ref;
        ref_count = sptr.ref_count;
        ++(*ref_count);
        return *this;
    }
    ~SmartPointer()
    {
        remove(); // 移除一个对象引用
    }    
    T getValue()
    {
        return *ref;
    }
protected:
    void remove()
    {
        --(*ref_count);
        if(*ref_count == 0)
        {
            delete ref;
            free(ref_count);
            ref = NULL;
            ref_count = NULL;
        }
    }
    T* ref;
    unsigned* ref_count;  
};

参考资料：
《C++ Primer》
《Crack The Interview》