C++ 简单实现shared_ptr
共享指针
管理指针的存储，提供有限的垃圾回收工具，并可能与其他对象共享该管理。
shared_ptr类型的对象都能够获得指针的所有权并共享该所有权：一旦它们获得所有权，当最后一个所有者释放该所有权时，指针的所有者组就负责删除该所有者。
shared_ptr对象在自身被销毁后，或者一旦其值因赋值操作或显式调用 shared_ptr::reset 而发生更改，就会释放其共同拥有的对象的所有权。一旦通过指针共享所有权的所有shared_ptr对象都释放了此所有权，则将删除托管对象（通常通过调用 ::delete，但在构造时可能会指定不同的删除程序）。
shared_ptr对象只能通过复制其值来共享所有权：如果从同一个（非shared_ptr）指针构造（或创建）两个shared_ptr，则它们都将拥有该指针而不共享它，当其中一个对象释放它（删除其托管对象）并使另一个指向无效位置时，会导致潜在的访问问题。
此外，shared_ptr对象可以通过指针共享所有权，同时指向另一个对象。此功能称为别名，通常用于指向成员对象，同时拥有它们所属的对象。因此，shared_ptr可能与两个指针相关：
- 存储的指针，它是它所指向的指针，也是它使用运算符* 取消引用的指针。
- 拥有的指针（可能是共享的），这是所有权组负责在某个时刻删除的指针，并且它被视为一种用途。
通常，存储的指针和拥有的指针引用同一对象，但别名shared_ptr对象（使用别名构造函数及其副本构造的对象）可能引用不同的对象。
不拥有任何指针的shared_ptr称为空shared_ptr。不指向任何对象的shared_ptr称为 null shared_ptr，不应取消引用。请注意，空shared_ptr不一定是 null shared_ptr，null shared_ptr不一定是空shared_ptr。
shared_ptr对象通过运算符 * 和 -> 提供对它们所指向的对象的访问，从而复制有限的指针功能。出于安全原因，它们不支持指针算术。
相关类weak_ptr能够与shared_ptr对象共享指针，而无需拥有它们。
成员函数
（构造函数）构造shared_ptr（公共成员函数）
（析构函数）销毁shared_ptr（公共成员函数）
operator= shared_ptr赋值（公共成员函数）
swap 交换内容（公共成员函数）
reset 重置指针（公共成员函数）
get 获取指针（公共成员函数）
operator* 取消引用对象（公共成员函数）
operator-> 取消引用对象成员（公共成员函数）
operator[] (C++17)提供到被存储数组的带下标访问(公开成员函数)
use_count 返回计数（公共成员函数）
unique(C++20前) 检查是否唯一（公共成员函数）
operator bool 检查是否不为空（公共成员函数）
owner_before 基于所有者的共享指针排序（公共成员函数模板）
非成员函数
swap 交换shared_ptr对象的内容（函数模板）
relational operators 关系运算符 ==， ！=， <， <=， >， >= （函数模板 ）
ostream operator<< 将存储的指针的值输出到输出流（函数模板）
具体功能：
make_shared，make_shared_for_overwrite(C++20) 创建管理一个新对象的共享指针（函数模板）
allocate_shared，allocate_shared_for_overwrite(C++20) 创建管理一个用分配器分配的新对象的共享指针（函数模板）
static_pointer_cast，dynamic_pointer_cast，const_pointer_cast，reinterpret_pointer_cast (C++17)应用 static_cast、dynamic_cast、const_cast 或 reinterpret_cast 到被存储指针(函数模板)
get_deleter 返回指定类型中的删除器，若其拥有（函数模板）
cpp
#include <utility>
#include <cstddef>
class ref_count
{
public:
int use_count() const noexcept { return count_; }
void inc_ref() noexcept { ++count_; }
int dec_ref() noexcept { return --count_; }
private:
int count_{1};
};
template <typename T>
class Shared_ptr
{
public:
constexpr Shared_ptr() noexcept = default;
constexpr Shared_ptr(nullptr_t) noexcept : Shared_ptr() {}
explicit Shared_ptr(T *ptr) : ptr_{ptr}
{
if (ptr_ != nullptr)
{
rep_ = new ref_count{};
}
}
Shared_ptr(const Shared_ptr &rhs) noexcept : ptr_{rhs.ptr_}, rep_{rhs.rep_}
{
if (ptr_ != nullptr)
{
rep_->inc_ref();
}
}
Shared_ptr(Shared_ptr &&rhs) noexcept : ptr_{rhs.ptr_}, rep_{rhs.rep_}
{
rhs.ptr_ = nullptr;
rhs.rep_ = nullptr;
}
~Shared_ptr() noexcept
{
if (rep_ != nullptr && rep_->dec_ref() == 0)
{
delete ptr_;
delete rep_;
}
}
Shared_ptr &operator=(const Shared_ptr &rhs)
{
Shared_ptr{rhs}.swap(*this);
return *this;
}
Shared_ptr &operator=(Shared_ptr &&rhs)
{
Shared_ptr{std::move(rhs)}.swap(*this);
return *this;
}
void reset() noexcept
{
Shared_ptr{}.swap(*this);
}
void reset(nullptr_t) noexcept
{
reset();
}
void reset(T *ptr)
{
Shared_ptr{ptr}.swap(*this);
}
void swap(Shared_ptr &rhs) noexcept
{
std::swap(ptr_, rhs.ptr_);
std::swap(rep_, rhs.rep_);
}
T *get() const noexcept
{
return ptr_;
}
long use_count() const noexcept
{
return rep_ == nullptr ? 0 : rep_->use_count();
}
bool unique() const noexcept
{
return rep_->use_count() == 1;
}
T &operator*() const noexcept
{
return *ptr_;
}
T &operator->() const noexcept
{
return ptr_;
}
explicit operator bool() const noexcept
{
return static_cast<bool>(ptr_);
}
private:
T *ptr_{nullptr};
ref_count *rep_{nullptr};
};
template <typename T, typename... Args>
auto make_Shared(Args &&...args)
{
return Shared_ptr<T>{new T(std::forward(args)...)};
}
