C++中的智能指针
众所周知。C++中对堆内存的申请与释放全然由用户来控制，这就造成用户在使用的时候常常造成内存泄漏、野指针、反复释放等常见的挂掉问题，所以我们有必要提供一套机制。使得用户仅仅需申请对应的内存，不用管释放的问题，事实上这属于著名的RAII(Resource Acquisition Is Initialization)技术 。在C++中这样的技术称作“智能指针”，C++中的智能指针技术越来越受到广泛应用。以下简要介绍下智能指针。
从以上描写叙述中能够看出，我们须要提供一套内存显式申请与隐式释放，并向用户屏蔽这些细节的机制，对于这样的隐藏细节的做法。我们一般会用一个句柄类来封装。
在这里句柄类就是我们提供给用户的智能指针类。
智能指针为何“智能”呢？这里就涉及到还有一项重要技术”引用计数“。当有N个智能指针句柄类指向同一段内存，这时就会将这段内存的引用计数设置为N，每当当中的一个句柄离开作用域时会自己主动调用析构函数。将内存引用计数减一，这样当某个智能指针句柄类的引用计数为1时，表示这段内存仅仅有该句柄指向它。
在这个过程中。析构函数起非常大的作用，RAII技术也是基于析构函数而实现的。
说了这么多，直接看代码：
/*
* refcount.h 引用计数
* lming_08@hotmail.com
*/
#ifndef _REFCOUNT_H_
#define _REFCOUNT_H_
class RefCount
{
public:
RefCount() : use(new size_t(1)){}
RefCount(const RefCount &refcnt) : use(refcnt.use)
{
inc();
}
~RefCount()
{
if (decr() == 0)
{
delete use;
}
}
RefCount & operator=(const RefCount &refcnt)
{
if (decr() == 0)
{
delete use;
}
use = refcnt.use;
inc();
return *this;
}
void init()
{
use = new size_t(1);
}
bool only()
{
return *use == 1;
}
inline size_t inc()
{
return ++*use;
}
inline size_t decr()
{
return --*use;
}
bool reattach(const RefCount &refcnt)
{
++*refcnt.use;
if (only())
{
delete use;
use = refcnt.use;
return true;
}
else
{
--*use;
use = refcnt.use;
return false;
}
}
private:
size_t *use;
};
#endif // _REFCOUNT_H_
/*
* smartpointer.h 智能指针
* lming_08@hotmail.com
*/
#ifndef _SMARTPOINTER_H_
#define _SMARTPOINTER_H_
#include "refcount.h"
template <typename T>
class SmartPtr
{
public:
SmartPtr() : ptr_(new T)
{
refcnt_.init();
}
SmartPtr(const T & obj) : ptr_(new T(obj)){}
SmartPtr(T * pobj) : ptr_(pobj)
{
//refcnt_初始化时，*use = 1
if (pobj == nullptr)
{
refcnt_.decr();
}
}
SmartPtr(const SmartPtr &spnt) : ptr_(spnt.ptr_), refcnt_(spnt.refcnt_){ }
~SmartPtr()
{
if (refcnt_.only())
{
delete ptr_;
ptr_ = nullptr;
}
}
SmartPtr & operator=(const SmartPtr &spnt)
{
//这一步相当于对refcnt_进行赋值
if (refcnt_.reattach(spnt.refcnt_))
{
delete ptr_;
}
ptr_ = spnt.ptr_;
return *this;
}
T * operator->()
{
return ptr_;
}
private:
T * ptr_;
RefCount refcnt_;
};
#endif // _SMARTPOINTER_H_
/*
* main.cpp 測试程序
* lming_08@hotmail.com
*/
#include "memleakcheck.h"
#include "smartpointer.h"
#include <iostream>
#include <string>
#include <boost/shared_ptr.hpp>
int main(void)
{
{
SmartPtr<int> sp(2);
SmartPtr<int> sp2(sp);
SmartPtr<int> sp3(3);
sp = sp3;
sp2 = sp3;
}
{
SmartPtr<std::string> sp("123");
SmartPtr<std::string> sp2(sp);
SmartPtr<std::string> sp3("abc");
sp = sp3;
sp2 = sp3;
}
{
SmartPtr<std::string> sp(new std::string("123"));
SmartPtr<std::string> sp2(sp);
SmartPtr<std::string> sp3(new std::string("abc"));
sp = sp3;
sp2 = sp3;
}
{
boost::shared_ptr<char> pch(new char[10]);
}
_CrtDumpMemoryLeaks();
return 0;
}
memleakcheck.h文件主要用作VS平台内存泄漏检測工具，代码參考于http://blog.csdn.net/windows_nt/article/details/8652191
调试时，发现输出窗体并没有检測到内存泄漏。说明智能指针实现正确。main.cpp中还測试了Boost库中智能指针的使用，能够看到也是非常方便的，眼下在开源点云库PCL中随处都可见到Boost库中的智能指针。
以上代码见github：https://github.com/lming08/Ruminations/
參考资料：
http://www.cnblogs.com/zhangyunkui/archive/2009/11/13/1602514.html
