数据结构库——智能指针的实现（下）

1，SmartPointer 被设计成每次只允许一个智能指针对象指向一片堆空间，也就限制了智能指针的运用，不能够运用于LinkList；

  

2，本节完成 SharedPointer 的具体实现：

 

3，SharedPointer 设计要点：

       1，类模板:

              1，通过计数机制（ref）标识堆空间；

                     1，堆内存被指向时：ref++；

                     2，指针被置空时：ref--；

                     3，ref == 0 时：释放堆内存；          

4，计数机制原理剖析：

      

       1，计数变量和堆空间对象生命周期完全一样，且都在堆空间中声明的；

      

5，SharedPointer 类的声明：

       

      

6，智能指针比较：

       1，由于 SharedPointer 支持多个对象同时指向一片堆空间，因此必须支持比较操作；

 

7，SharedPointer 智能指针的实现：

  1 #ifndef SHAREDPOINTER_H
  2 #define SHAREDPOINTER_H
  3 
  4 #include "Pointer.h"
  5 #include <cstdlib>
  6 #include "Exception.h"
  7 
  8 namespace DTLib
  9 {
 10 
 11 template <typename T>
 12 class SharedPointer : public Pointer<T>
 13 {
 14 protected:
 15 　　 int* m_ref;  // 指向堆空间的计数变量，和对象相关联且同生命周期；
 16 
 17     void assign(const SharedPointer<T>& obj)
 18     {
 19         this->m_ref = obj.m_ref;
 20         this->m_pointer = obj.m_pointer;
 21 
 22         if( this->m_ref )  // obj 也可能为空；
 23         {
 24             (*this->m_ref)++;  
 25         }
 26 　　 }
 27 
 28 public:
 29 　　 SharedPointer(T* p = NULL) : m_ref(NULL)  // 用初始化列表来初始化成员变量;调用时用堆空间指针来初始化参数 p
 30     {
 31         if( p )
 32         {
 33             this->m_ref = static_cast<int*>(std::malloc(sizeof(int)));  // 申请堆空间给计数指针指向
 34 
 35             if( this->m_ref )
 36             {
 37                 this->m_pointer = p;
 38 
 39                 *(this->m_ref) = 1;  // 这里不能为 *(this->m_ref)++;，因为里面是随机值，而如果重新申请，则必然首先为 1，++只是为了后来的拷贝赋值而准备的；
 40             }
 41             else
 42             {
 43                 THROW_EXCEPTION(NoEnoughMemoryException, "No memory to creat SharedPointer object ...");
 44             }
 45         }
 46 　　 }
 47 
 48     SharedPointer(const SharedPointer<T>& obj) : Pointer<T>(NULL)  // 初始化赋值调用，这里为了消除警告所以显示调用父类构造函数
 49     {
 50         assign(obj);
 51 　　 }
 52 
 53 　　 SharedPointer<T>& operator= (const SharedPointer<T>& obj)// 由于 SharedPointer 支持多个对象同时指向一片堆空间，因此必须支持比较操作；
 54 　　 {
 55         if( this != &obj)
 56         {
 57             clear();  // 当前指针可能指向了别的对象，所以赋值前先让其不再指向别的对象，先清空，这样避免指向的别的对象的内存泄漏；
 58             assign(obj);
 59         }
 60 
 61         return *this;
 62 　　 }
 63 
 64     void clear()  // 将当前指针置为空；
 65     {
 66         int* ref = this->m_ref;
 67         T* toDel = this->m_pointer;
 68         this->m_ref = NULL;
 69         this->m_pointer = NULL;
 70 
 71         if( ref )
 72         {
 73             (*ref)--;  // 不再指向的时候，要处理对象的计数；
 74 
 75             if( *ref == 0 )
 76             {
 77                 free(ref);  // 释放计数变量指向的空间；
 78                 delete toDel;  // 释放堆空间；
 79             }
 80         }
 81 　　 }
 82 
 83     ~SharedPointer()
 84     {
 85         clear();
 86     }
 87 };
 88 
 89 /* 通过全局函数的方式来重载相等操作符 */
 90 template <typename T>
 91 bool operator== (const SharedPointer<T>& l, const SharedPointer<T>& r)
 92 {
 93     return (l.get() == r.get());  // 指向的堆空间是一个则相等；
 94 }
 95 
 96 /* 通过全局函数的方式来重载不等操作符 */
 97 template <typename T>
 98 bool operator!= (const SharedPointer<T>& l, const SharedPointer<T>& r)
 99 {
100     return !(l == r); // 不相等操作符重载使用相等操作符来实现；
101 }
102 
103 }
104 
105 #endif // SHAREDPOINTER_H

 

8，SharedPointer 的测试代码：

 1 #include <iostream>
 2 #include "SharedPointer.h"
 3 
 4 using namespace std;
 5 using namespace DTLib;
 6 
 7 class Test : public Object
 8 {
 9 public:
10 　　 int value;
11 
12     Test() : value(0)
13     {
14         cout << "Test()" << endl;
15 　　 }
16 
17     ~Test()
18     {
19         cout << "~Test()" << endl;
20     }
21 };
22 
23 int main()
24 {
25     SharedPointer<Test> sp0(new Test());
26     SharedPointer<Test> sp1 = sp0;
27 　　 SharedPointer<Test> sp2 = NULL;
28 
29     sp2 = sp1;
30 　　 sp2->value = 100;
31 
32     cout << sp0->value << endl;
33     cout << sp1->value << endl;
34     cout << sp2->value << endl;
35 　　 cout << (sp0 == sp1) << endl;
36 
37 　　 sp2.clear();
38 
39     cout << (sp0 == sp2) << endl;
40     const SharedPointer<Test> sp3 = new Test();
41 　　 sp3->value = 100;
42 
43     return 0;
44 }

 

9，智能指针使用军规：

       1，智能用来指向堆空间中的单个变量（对象）；

       2，不同类型的智能指针对象不能混合使用；

       3，不要使用 delete 释放智能指针指向的堆空间；

      

10，小结：

       1，SharedPointer 最大程度的模拟了原生指针的行为；

       2，计数机制确保多个智能指针合法的指向同一片堆空间；

　　3，智能指针只能用于指向堆空间中的内存；

       4，不同类型的智能指针不要混合使用；

       5，堆对象的生命周期由智能指针进行管理；

posted @ 2019-05-25 15:57  子宇24  阅读(422)  评论(0)  编辑  收藏  举报