POCO C++库学习和分析 -- 内存管理 (二)
POCO C++库学习和分析 -- 内存管理 (二)
3. SharedPtr
SharedPtr是Poco库中基于引用计数实现的另外一种智能指针。同AutoPtr相比，Poco::SharedPtr主要用于为没有实现引用计数功能的类（换句话说，也就是该类本身不是引用计数对象）提供引用计数服务，实现动态地址的自动回收。
可以这么说，Poco::AutoPtr是使用继承关系来实现的智能指针，而Poco::SharedPtr是聚合方法实现的智能指针。
3.1 SharedPtr的类图
首先来看一下SharedPtr的类图：
从类图中可以看到SharedPtr是对引用计数和原生指针封装。其中有成员指针_ptr，指向任意类型的C；同时还存在一个引用计数对象的指针_pCounter，指向任意一个实现了引用计数的类。当然在Poco库中提供了ReferenceCount的默认实现，类ReferenceCounter。
比较类ReferenceCounter和AutoPtr中依赖的类RefCountedObject，可以发现其实现相同，本质上就是一个东西。Poco库中之所以把两者分开，我想是为了明确的表示类与类之间的关系。ReferenceCounter用于组合，而RefCountedObject用于继承。
SharedPtr在实现模板的时候，还预留了RP参数，这是一个释放策略，用于调整SharedPtr在释放数组和单个对象之间不同策略的转换。
template <class C, class RC = ReferenceCounter, class RP = ReleasePolicy<C> >
class SharedPtr
{
// ...
} 其中C为对象原生指针，RC为SharedPtr管理的引用计数对象，RP为内存释放策略。3.2 SharedPtr操作符和值语义
1. Poco::SharedPtr同样支持关系操作符==, !=, <, <=, >, >=；
2. 当Poco::SharedPtr中原生指针为空时，使用解引用操作符“*”或者"->"，Poco::SharedPtr会抛出一个NullPointerException 异常。
3. Poco::SharedPtr同样支持全值语义，包括默认构造函数，拷贝构造函数，赋值函数并且同样可以用于各类容器(如std::vector 和 std::map)
SharedPtr& operator = (C* ptr)
{
return assign(ptr);
}
SharedPtr& assign(C* ptr)
{
if (get() != ptr)
{
RC* pTmp = new RC;
release();
_pCounter = pTmp;
_ptr = ptr;
}
return *this;
}
void release()
{
poco_assert_dbg (_pCounter);
int i = _pCounter->release();
if (i == 0)
{
RP::release(_ptr);
_ptr = 0;
delete _pCounter;
_pCounter = 0;
}
} 注意，在SharedPtr赋值操作符"="中的操作，对于原生指针_ptr的操作策略是交换，而引用计数对象_pCounter的策略是先new一个，再交换。4. 可以用SharedPtr::isNull()和SharedPtr::operator ! () 去检查内部的原生指针是否为空。
3.3 SharedPtr和Cast类型转换
同普通指针类似，Poco::SharedPtr支持cast操作符。这在 template <class Other>SharedPtr<Other> cast() const中实现，其定义如下：template <class Other>
SharedPtr<Other, RC, RP> cast() const
/// Casts the SharedPtr via a dynamic cast to the given type.
/// Returns an SharedPtr containing NULL if the cast fails.
/// Example: (assume class Sub: public Super)
/// SharedPtr<Super> super(new Sub());
/// SharedPtr<Sub> sub = super.cast<Sub>();
/// poco_assert (sub.get());
{
Other* pOther = dynamic_cast<Other*>(_ptr);
if (pOther)
return SharedPtr<Other, RC, RP>(_pCounter, pOther);
return SharedPtr<Other, RC, RP>();
} Poco::SharedPtr中类型转换总是安全的，在其内部实现时，使用了dynamic_cast ，所以一个不合法的转换，会导致原生指针为空。
Poco::SharedPtr中赋值操作符的兼容性通过构造函数和赋值操作符共同完成。
template <class Other, class OtherRP>
SharedPtr& operator = (const SharedPtr<Other, RC, OtherRP>& ptr)
{
return assign<Other>(ptr);
}
template <class Other, class OtherRP>
SharedPtr& assign(const SharedPtr<Other, RC, OtherRP>& ptr)
{
if (ptr.get() != _ptr)
{
SharedPtr tmp(ptr);
swap(tmp);
}
return *this;
}
template <class Other, class OtherRP>
SharedPtr(const SharedPtr<Other, RC, OtherRP>& ptr): _pCounter(ptr._pCounter), _ptr(const_cast<Other*>(ptr.get()))
{
_pCounter->duplicate();
}
下面是关于操作符的一个例子：
#include "Poco/SharedPtr.h"
class A
{
public:
virtual ~A()
{}
};
class B: public A
{
};
class C: public A
{
};
int main(int argc, char** argv)
{
Poco::SharedPtr<A> pA;
Poco::SharedPtr<B> pB(new B);
pA = pB; // okay, pB is a subclass of pA
pA = new B;
// pB = pA; // will not compile
pB = pA.cast<B>(); // okay
Poco::SharedPtr<C> pC(new C);
pB = pC.cast<B>(); // pB is null
return 0;
}3.4 SharedPtr使用注意事项
从上面我们可以看到Poco::SharedPtr拥有Poco::AutoPtr类似的一些特征，如解引用，赋值操作符。但同Poco::AutoPtr不同的是，当使用赋值操作符“=”把一个SharedPtr赋给一个原生指针，然后再把这个原生指针赋予另个SharedPtr时是不允许的。这时候两个SharedPtr都会声称拥有对象的所有权，将导致程序crash。在AutoPtr中虽然不推荐如此做，但提供了一个解决方案，使用以下函数，并至"shared=true"。
AutoPtr::AutoPtr(C* pObject, bool shared); AutoPtr& AutoPtr::assign(C* pObject, bool shared);
对于Poco::SharedPtr来说，最好的方法是一旦用SharedPtr获取到对象所有权后，就不要再试图使用指向对象的原生指针。
下面是SharedPtr的一个例子：
#include "Poco/SharedPtr.h"
#include <string>
#include <iostream>
using Poco::SharedPtr;
int main(int argc, char** argv)
{
std::string* pString = new std::string("hello, world!");
Poco::SharedPtr<std::string> p1(pString); // rc == 1
Poco::SharedPtr<std::string> p2(p1); // rc == 2
p2 = 0; // rc == 1
// p2 = pString; // BAD BAD BAD: multiple owners -> multiple delete
p2 = p1; // rc == 2
std::string::size_type len = p1->length(); // dereferencing with ->
std::cout << *p1 << std::endl; // dereferencing with *
return 0;
}
// rc == 0 -> deleted3.5 SharedPtr和数组
默认的SharedPtr删除策略是指删除对象。如果创建对象时使用数组，并把它委托给SharedPtr，必须使用对应数组删除策略。这时候SharedPtr的模板参数中ReleasePolicy应该使用类ReleaseArrayPolicy。
下面是对应的另一个例子：
template <class C>
class ArrayReleasePolicy
{
public:
static void release(C* pObj)
/// Delete the object.
/// Note that pObj can be 0.
{
delete [] pObj;
}
};
char* pStr = new char[100];
SharedPtr<char, Poco::ReferenceCounter, ArrayReleasePolicy> p(pStr);
3.6 其他
同boost库比较的话，Poco中的SharedPtr同boost库中的shared_ptr可以说是类似的,行为上相似，虽然实现不同。
（版权所有，转载时请注明作者和出处 http://blog.csdn.net/arau_sh/article/details/8636559）
