C++ 智能指針的模擬實現實例
更新時間：2017年07月26日 09:40:41 作者：Sweet_wen
這篇文章主要介紹了C++ 智能指針的模擬實現實例的相關資料,智能指針是一個類，它把普通指針封裝起來，能實現和普通指針同樣的功能。，需要的朋友可以參考下
C++ 智能指針的模擬實現實例
1.引入
int main()
{
int *p = new int; //裸指針
delete p;
return 0;
}
在上面的代碼中定義了一個裸指針p，需要我們手動釋放。如果我們一不小心忘記釋放這個指針或者在釋放這個指針之前，發(fā)生一些異常，會造成嚴重的后果（內存泄露）。而智能指針也致力于解決這種問題，使程序員專注于指針的使用而把內存管理交給智能指針。
普通指針也容易出現指針懸掛問題，當有多個指針指向同一個對象的時候，如果某一個指針delete了這個對象，所以這個指針不會對這個對象進行操作，那么其他指向這個對象的指針呢？還在等待已經被刪除的基礎對象并隨時準備對它進行操作。于是懸垂指針就形成了，程序崩潰也“指日可待”。
int main()
{
int *p1 = new int(2);
int *p2 = p1;
int *p3 = p2;
cout<<*p1<<endl;
cout<<*p2<<endl;
cout<<*p3<<endl;
delete p1;
cout<<*p2<<endl;
return 0;
}
輸出結果
2 2 2 -572662307
輸出的結果*p2的結果并不是期待中2，因為2早已經被刪除了。
智能指針
智能指針是一個類，它把普通指針封裝起來，能實現和普通指針同樣的功能。不同的是智能指針能夠對內存進行自動管理，利用類對象出了作用域會調用析構函數，把對指針的釋放寫在析構函數中，避免出現懸掛指針的情況。
智能指針(smart pointer)是存儲指向動態(tài)分配（堆）對象指針的類，用于生存期控制，能夠確保自動正確的銷毀動態(tài)分配的對象，防止內存泄露。它的一種通用實現技術是使用引用計數(reference count)。智能指針類將一個計數器與類指向的對象相關聯，引用計數跟蹤該類有多少個對象共享同一指針。每次創(chuàng)建類的新對象時，初始化指針并將引用計數置為1；當對象作為另一對象的副本而創(chuàng)建時，拷貝構造函數拷貝指針并增加與之相應的引用計數；對一個對象進行賦值時，賦值操作符減少左操作數所指對象的引用計數（如果引用計數為減至0，則刪除對象），并增加右操作數所指對象的引用計數；調用析構函數時，構造函數減少引用計數（如果引用計數減至0，則刪除基礎對象）。
智能指針就是模擬指針動作的類。所有的智能指針都會重載 -> 和 * 操作符。智能指針還有許多其他功能，比較有用的是自動銷毀。這主要是利用棧對象的有限作用域以及臨時對象（有限作用域實現）析構函數釋放內存。當然，智能指針還不止這些，還包括復制時可以修改源對象等。智能指針根據需求不同，設計也不同（寫時復制，賦值即釋放對象擁有權限、引用計數等，控制權轉移等）。auto_ptr 即是一種常見的智能指針。
智能指針的實現(用類模板實現）
class Test
{
public:
Test()
{
cout<<"Test()"<<endl;
}
~Test()
{
cout<<"~Test()"<<endl;
}
void func()
{
cout<<"call Test::func()"<<endl;
}
};
template<typename T>
class CSmartptr
{
public:
CSmartptr(T *ptr):_ptr(ptr)
{cout<<"CSmartptr()"<<endl;}
CSmartptr(const CSmartptr<T> &other)
{
_ptr = new T;
*ptr = *other._ptr;
}
~CSmartptr()
{
cout<<"~CSmartptr()"<<endl;
delete _ptr;
}
void relase() const
{
((CSmartptr<T> *)this)->owns = false;
}
T& operator*()
{
return *_ptr;
}
const T& operator*()const {return *_ptr;}
T *operator->()
{
return _ptr;
}
const T *operator->()const {return _ptr;}
private:
T *_ptr;
};
int main()
{
CSmartptr<int> p1(new int);
*p1 = 200;
CSmartptr<Test> p2(new Test);
p2->func();
return 0;
}
模擬實現auto_ptr
template<typename T>
class CSmartptr
{
public:
CSmartptr(T *ptr):_ptr(ptr),owns(true){cout<<"CSmartptr()"<<endl;}
CSmartptr(const CSmartptr<T> &other)
{
other.relase();
_ptr = other._ptr;
}
~CSmartptr()
{
cout<<"~CSmartptr()"<<endl;
if( owns == true)
{
cout<<"~CSmartptr()"<<endl;
delete _ptr;
}
}
void relase() const
{
((CSmartptr<T> *)this)->owns = false;
}
T& operator*()
{
return *_ptr;
}
const T& operator*()const {return *_ptr;}
T *operator->()
{
return _ptr;
}
const T *operator->()const {return _ptr;}
private:
T *_ptr;
bool owns; //標志位 ,控制一個資源的訪問權限
};
int main()
{
CSmartptr<int> p1(new int);
*p1 = 200;
CSmartptr<Test> p2(new Test);
p2->func();
return 0;
}
帶有引用計數的智能指針（方便對資源的管理和釋放）
class CHeapTable
{
public:
static CHeapTable& getInstance()
{
return mHeapTable;
}
//增加引用計數
void addRef(void *ptr)
{
pthread_mutex_lock(mutex);
list<Node>::iterator it = find(mList.begin(),
mList.end(), ptr); // Node == Node it->mpaddr
if(it == mList.end())
{
mList.push_front(ptr);
cout<<"new addr:"<<ptr<<" ref:"<<1<<endl;
}
else
{
it->mcount++;
cout<<"add addr:"<<ptr<<" ref:"<<it->mcount<<endl;
}
pthread_mutex_unlock(mutex);
}
//減少引用計數的
void delRef(void *ptr)
{
list<Node>::iterator it = find(mList.begin(),
mList.end(), ptr);
if(it != mList.end())
{
it->mcount--;
cout<<"del addr:"<<ptr<<" ref:"<<it->mcount<<endl;
if(it->mcount == 0)
{
mList.erase(it);
}
}
}
//獲取引用計數的
int getRef(void *ptr)
{
list<Node>::iterator it = find(mList.begin(),
mList.end(), ptr);
if(it != mList.end())
{
return it->mcount;
}
return 0;
}
private:
CHeapTable(){}
static CHeapTable mHeapTable;
struct Node
{
Node(void *ptr=NULL):mpaddr(ptr),mcount(1){}
bool operator==(const Node &src)
{
return mpaddr == src.mpaddr;
}
void *mpaddr; //標識堆內存資源
int mcount; //標識資源的引用計數
};
list<Node> mList;
};
CHeapTable CHeapTable::mHeapTable;
template<typename T>
class CSmartPtr
{
public:
CSmartPtr(T *ptr = NULL)
:mptr(ptr)
{
if(mptr != NULL)
{
addRef();
}
}
~CSmartPtr()
{
delRef();
if(0 == getRef())
{
delete mptr;
mptr = NULL;
}
}
CSmartPtr(const CSmartPtr<T> &src)
:mptr(src.mptr)
{
if(mptr != NULL)
{
addRef();
}
}
CSmartPtr<T>& operator=(const CSmartPtr<T> &src)
{
if(this == &src)
return *this;
delRef();
if(0 == getRef())
{
delete mptr;
mptr = NULL;
}
mptr = src.mptr;
if(mptr != NULL)
{
addRef();
}
}
T& operator*(){return *mptr;}
const T& operator*()const{return *mptr;}
T* operator->(){return mptr;}
const T* operator->()const{return mptr;}
void addRef(){mHeapTable.addRef(mptr);}
void delRef(){mHeapTable.delRef(mptr);}
int getRef(){return mHeapTable.getRef(mptr);}
private:
T *mptr;
static CHeapTable &mHeapTable;
};
template<typename T>
CHeapTable& CSmartPtr<T>::mHeapTable = CHeapTable::getInstance();
以上就是智能指針的實例詳解，如有疑問請留言或者到本站社區(qū)交流討論，感謝閱讀，希望能幫助到大家，謝謝大家對本站的支持
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