C++中智能指针的设计和使用

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1、C++中智能指针的设计和使用智能指针(smartpointer)是存储指向动态分配对象指针的类，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(referencecount)。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

2、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。智能指针通常用类模板实现：templateclasss

3、martpointer{private:T*_ptr;public:smartpointer(T*p):_ptr(p)//构造函数{}T&operator*()//重载*操作符{return*_ptr;}T*operator->()//重载->操作符{return_ptr;}~smartpointer()//析构函数{delete_ptr;}};实现引用计数有两种经典策略，在这里将使用其中一种，这里所用的方法中，需要定义一个单独的具体类用以封装引用计数和相关指针：//定义仅由HasPtr类使用的U_Ptr类，用于封装使用计数和相关指针//这个类的所有成

4、员都是private，我们不希望普通用户使用U_Ptr类，所以它没有//任何public成员//将HasPtr类设置为友元，使其成员可以访问U_Ptr的成员classU_Ptr{friendclassHasPtr;int*ip;size_tuse;U_Ptr(int*p):ip(p),use(1){cout<<"U_ptrconstructorcalled!"<

5、件的删除指针。”条件就是引用计数。如果该对象被两个指针所指，那么删除其中一个指针，并不会调用该指针的析构函数，因为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。如上图所示，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。假设现在有两个HasPtr对象p1、p2指向了U_Ptr，那么现在我deletep1，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

6、。当deletep2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。包含指针的类需要特别注意复制控制，原因是复制指针时只复制指针中的地址，而不会复制指针指向的对象。大多数C++类用三种方法之一管理指针成员（1）不管指针成员。复制时只复制指针，不复制指针指向的对象。当其中一个指针把其指向的对象的空间释放后，其它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。因为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

7、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）。其实，智能指针的引用计数类似于java的垃圾回收机制：java的垃圾的判定很简单，如果一个对象没有引用所指，那么该对象为垃圾。系统就可以回收了。HasPtr智能指针的声明如下，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，代码如下：#includeusingnamespacestd;//定义仅由HasPtr类使用的U_Ptr类，用于封装使用计数和相关指针

8、//这个类的所有成员都是private，我们不希望普通用户使用U_Ptr类，所以它没有任何pu