CPlusPlus智能指针简介

发表于 | 更新于 | 评论数： | 阅读次数：

当类中有指针成员时，一般有两种方式来管理指针成员：一是采用值型的方式管理，每个类对象都保留一份指针指向的对象的拷贝；另一种更优雅的方式是使用智能指针，从而实现指针指向的对象的共享。

智能指针(smart pointer)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的指针指向同一对象。

auto_ptr

auto_ptr的实现原理其实是在构造的时候获取资源，在析构的时候释放资源，并进行相关指针操作的重载，使用起来就像普通的指针。

smart_ptr

智能指针（smart_ptr）是Boost各组件中，应用最为广泛的一个。

Boost从很早就提供了如下的智能指针，并且功能一直保持稳定：

  • scoped_ptr：不可拷贝与赋值，承载new，只能在 scoped_ptr 声明的作用域内使用。
  • scoped_array：不可拷贝与赋值，承载new []。
  • shared_ptr：可拷贝，承载new。boost 库中重要组成，重点学习。
  • shared_array：可拷贝，承载new []。
  • weak_ptr：弱引用。
  • intrusive_ptr：需要自实现计数功能的，引用计数智能指针。

smart_ptr的一种实现

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
template <typename T>  
class smart_ptr  
{  
public:  
    smart_ptr(T *p = 0): pointee(p), count(new size_t(1)) { }  //初始的计数值为1  
    smart_ptr(const smart_ptr &rhs): pointee(rhs.pointee), count(rhs.count) { ++*count; } //拷贝构造函数，计数加1  
    ~smart_ptr() { decr_count(); }              //析构，计数减1，减到0时进行垃圾回收，即释放空间  
    smart_ptr& operator= (const smart_ptr& rhs) //重载赋值操作符  
    {  
        //给自身赋值也对，因为如果自身赋值，计数器先减1，再加1，并未发生改变  
        ++*count;  
        decr_count();  
        pointee = rhs.pointee;  
        count = rhs.count;  
        return *this;  
    }    
    //重载箭头操作符和解引用操作符，未提供指针的检查  
    T *operator->() { return pointee; }  
    const T *operator->() const { return pointee; }  
    T &operator*() { return *pointee; }  
    const T &operator*() const { return *pointee; }  
    size_t get_refcount() { return *count; } //获得引用计数器值  
private:   
    T *pointee;       //实际指针，被代理    
    size_t *count;    //引用计数器  
    void decr_count() //计数器减1  
    {  
        if(--*count == 0)   
        {  
            delete pointee;  
            delete count;  
        }  
    }  
};

c++ 11智能指针

c++ 11 提供了3种智能指针：std::shared_ptr、std::unique_ptr、std::weak_ptr，使用时引用头文件 。

  • shared_ptr允许多个指针指向同一个对象
  • unique_ptr则“独占”所指向的对象
  • weak_ptr，它是一种弱引用，指向shared_ptr所管理的对象

参考链接

  1. 智能指针,by 百度百科。
  2. C++各类设计模式及实现详解,by linux.
  3. C++智能指针auto_ptr详解,by CHENG Jian.
  4. boost 学习笔记 4：智能指针 smart_ptr,by einverne.
  5. 研究C++类的成员变量构造析构顺序,by paokuflying.
  6. C++智能指针作为成员变量,by caesar1228.
  7. 为什么建议你用nullptr而不是NULL,by 守望.
  8. C++11动态内存与智能指针,by herryone123.