C++在设计和使用智能指针

全栈程序员站长

发布于 2022-07-06 10:23:22

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发布于 2022-07-06 10:23:22

文章被收录于专栏：全栈程序员必看

大家好，又见面了，我是全栈君。

为一个C++用户的。使用指针可以算的上是常态，但在使用过程中。多的时间，可能是由于new要么malloc对象，上次忘记的释放结束（我会犯这样一个错误）。内存泄露。

而此时智能指针可能能够帮助我去解决问题。

智能指针（smart pointer）是利用个引用计数的策略去处理指针的释放，从而保证指针的安全性。

通常情况下，我们会自己去设计一个智能指针类去管理自己的指针对象。

事实上其原理是存储指向动态分配的指针对象类。通过引用计数的功能去控制，去正确的实现指针对象的销毁，从而避免内存泄露。

智能指针的原理是。通过将指针类和一个引用计数关联起来，而引用计数计算，当前指针被多少个对象所共享。

每次创建一个新的指针对象的时候，初始化指针并将引用计数置为1；当对象作为还有一个对象的副本而被创建的时候。拷贝构造函数拷贝指针并添加与之相应的引用计数。对于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），而且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，删除基础对象）。

以下的代码主要是借鉴了百度百科的代码来学习智能指针：

#include<iostream>
#include<stdexcept>
using namespace std;
#define TEST_SMARTPTR
class Stub
{
public:
	void print(){
		cout<<"Stub:print"<<endl;
	}
	~Stub(){
		cout<<"Stub:Destructor"<<endl;
	}
};
template<typename T>
class SmartPtr
{
public:
	SmartPtr(T*p=0):ptr(p),pUse(new size_t(1)){}
	SmartPtr(const SmartPtr& src):ptr(src.ptr),pUse(src.pUse){
		++*pUse;
	}
	SmartPtr&operator=(const SmartPtr& rhs){
		//self-assigningisalsoright
		++*rhs.pUse;
		decrUse();
		ptr=rhs.ptr;
		pUse=rhs.pUse;
		return *this;
	}
	T* operator->(){
		if(ptr)
			return ptr;
		throw std::runtime_error("accessthroughNULLpointer");
	}
	const T* operator->()const{
		if(ptr)
			return ptr;
		throw std::runtime_error("accessthroughNULLpointer");
	}
	T &operator*(){
		if(ptr)
			return *ptr;
		throw std::runtime_error("dereferenceofNULLpointer");
	}
	const T &operator*()const{
		if(ptr)
			return *ptr;
		throw std::runtime_error("dereferenceofNULLpointer");
	}
	~SmartPtr(){
		decrUse();
#ifdef TEST_SMARTPTR
		std::cout<<"SmartPtr:Destructor"<<std::endl;//fortesting
#endif
	}
private:
	void decrUse(){
		if(--*pUse==0){
			delete ptr;
			delete pUse;
		}
	}
	T* ptr;
	size_t* pUse;
};
int main()
{
	try{
		SmartPtr<Stub> t;
		t->print();
	}catch(const exception&err){
		cout<<err.what()<<endl;
	}
	SmartPtr<Stub>t1(new Stub);
	SmartPtr<Stub>t2(t1);
	SmartPtr<Stub>t3(new Stub);
	t3=t2;
	t1->print();
	(*t3).print();
	return 0;
}

在面的代码中，智能指针一般都会去重载->和*操作符，从而使其表现指针的表象，而且大家能够使用它像使用指针一样。

在函数析构的时候，我们会发现引用计数在当中所起到的作用，从而避免误操作早成指针提前释放。造成指针悬挂。或者释放不彻底，造成内存泄漏的问题。

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原始发表：2022年1月8，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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