String 类的实现（2）引用计数与写时拷贝
1.引用计数
我们知道在C++中动态开辟空间时是用字符new和delete的。其中使用new test[N]方式开辟空间时实际上是开辟了（N*sizeof(test)+4）字节的空间。如图示
其中保存N的值主要用于析构函数中析构对象的次数delete[] p时先取N(*(（int*）p-1))。我们参照这种机制在实现String类的时候提供一个计数，将指向new开辟的空间的指针个数保存下来，当计数不小于或不等于0时不进行析构对象，也不释放空间。直到计数为0时释放空间。
String的所有赋值、拷贝构造操作，计数器都会 +1 ； string 对象析构时，如果计数器为 0 则释放内存空间，否则计数器 -1 。实现代码如下
1 //引用计数方法
2 int my_strlen(const char *p)
3 {
4 int count = 0;
5 assert(p);
6 while (*p != '\0')
7 {
8 p++;
9 count++;
10 }
11 return count;
12 }
13 char* my_strcopy(char* dest, const char* str)
14 {
15 assert(dest != NULL);
16 assert(str != NULL);
17 char* ret = dest;
18 while (*dest++ = *str++)
19 {
20 ;
21 }
22 return ret;
23 }
24 class String
25 {
26 public:
27 String(const char *pStr = "")
28 {
29 if (pStr == NULL)
30 {
31 _pStr = new char[1];
32 *_pStr = '\0';
33 }
34 else
35 {
36 _pStr = new char[strlen(pStr) + 1];
37 my_strcopy(_pStr, pStr);
38 }
39 _pCount = new int(1);
40 }
41 String(const String& s)
42 :_pStr(s._pStr)
43 ,_pCount(s._pCount)
44 {
45 _pStr++;
46 *(_pCount)++;
47 }
48
49 ~String()
50 {
51 if (_pStr && (0 == --(*_pCount)))
52 {
53 delete[] _pStr;
54 _pStr = NULL;
55 delete[] _pCount;
56 _pCount;
57 }
58 }
59
60 String& operator=(const String& s)
61 {
62 if (this != &s)
63 {
64 if (_pStr && (0 == --(*_pCount)))
65 {
66 delete[] _pStr;
67 delete[] _pCount;
68 }
69 _pStr = s._pStr;
70 _pCount = s._pCount;
71 --(*_pCount);
72 }
73 return *this;
74 }
75
76 private:
77 char *_pStr;
78 int *_pCount;
79 };
82 int main()
83 {
84 String s1;
85 String s2 = "1234";
86 String s3(s2);
88 String s4;
89 s4 = s2;
90 }
引用计数定义成类普通成员变量和静态成员变量（被static修饰）的优劣问题
当类成员是静态时，它不属于类的任何一个对象，存在于任何一个对象之外，不由类的构造函数初始化，而对象的创建需要调用构造函数，所以它无法计数到正在使用同一块空间的对象的个数；对象中不包含任何与静态数据成员有关的数据，而我们的计数_Count就与对象绑定在一起；普通成员不可以是不完全类型；非静态成员不能作为默认实参，它的值本身属于对象的一部分。
2.写时拷贝
由于释放内存空间，开辟内存空间时花费时间，因此，在我们在不需要写，只是读的时候就可以不用新开辟内存空间，就用浅拷贝的方式创建对象，当我们需要写的时候才去新开辟内存空间。这种方法就是写时拷贝。这也是一种解决由于浅拷贝使多个对象共用一块内存地址，调用析构函数时导致一块内存被多次释放，导致程序奔溃的问题。这种方法同样需要用到引用计数：使用int *保存引用计数；采用所申请的4个字节空间。
1 #include<iostream>
2 #include<stdlib.h>
3 using namespace std;
4 class String
5 {
6 public:
7 String(const char *pStr = "")
8 {
9 if (pStr == NULL)
10 {
11 _pStr = new char[1 + 4];
12 *((int*)pStr) = 1;
13 _pStr = (char*)(((int*)_pStr) + 1);
14 *_pStr = '\0';
15 }
16 else
17 {
18 _pStr = new char[my_strlen(pStr) + 1 + 4];
19 my_strcopy(_pStr, pStr);
20 *((int*)_pStr - 1) = 1;
21 }
22 }
23
24 String(const String& s)
25 :_pStr(s._pStr)
26 {
27 ++GetCount();
28 }
29
30 ~String()
31 {
32 Release();
33 }
34
35 String& operator=(const String& s)
36 {
37 if (this != &s)
38 {
39 Release();
40 _pStr = s._pStr;
41 --(GetCount());
42 }
43 return *this;
44 }
45
46 char& operator[](size_t index)//写时拷贝
47 {
48 if (GetCount() > 1) //当引用次数大于1时新开辟内存空间
49 {
50 char* pTem = new char[my_strlen(_pStr) + 1 + 4];
51 my_strcopy(pTem + 4, _pStr);
52 --GetCount(); //原来得空间引用计数器减1
53 _pStr = pTem + 4;
54 GetCount() = 1;
55 }
56 return _pStr[index];
57 }
58 const char& operator[](size_t index)const
59 {
60 return _pStr[index];
61 }
62 friend ostream& operator<<(ostream& output, const String& s)
63 {
64 output << s._pStr;
65 return output;
66 }
67 private:
68 int& GetCount()
69 {
70 return *((int*)_pStr - 1);
71 }
72 void Release()
73 {
74 if (_pStr && (0 == --GetCount()))
75 {
76 _pStr = (char*)((int*)_pStr - 1);
77 delete _pStr;
78 }
79 }
80
81 char *_pStr;
82 };
83
84 int main()
85 {
86 String s1;
87 String s2 = "1234";
88 String s3(s2);
89 s2[0] = '5';
90 String s4;
91 s3 = s4;
92 }
写时拷贝能减少不必要的内存操作，提高程序性能，但同时也是一把双刃剑，如果没按 stl 约定使用 String ，可能会导致极其严重的 bug ，而且通常是很隐蔽的，因为一般不会把注意力放到一个赋值语句。修改 String 数据时，先判断计数器是否为 1（为 1 代表没有其他对象共享内存空间），为 1 则可以直接使用内存空间（如上例中的 s2 ），否则触发写时拷贝，计数 -1 ，拷贝一份数据出来修改，并且新的内存计数器置 1 ； string 对象析构时，如果计数器为 1 则释放内存空间，否则计数也要 -1 。
写时拷贝存在的线程安全问题
线程安全就是多线程访问时，采用了加锁机制，当一个线程访问该类的某个数据时，进行保护，其他线程不能进行访问直到该线程读取完，其他线程才可使用。不会出现数据不一致或者数据污染。 线程不安全就是不提供数据访问保护，有可能出现多个线程先后更改数据造成所得到的数据是脏数据。String类写时拷贝可能存在的问题详见：http://blog.csdn.net/haoel/article/details/24077
