C++ 智能指针

C++中的智能指针

 

简单地讲，智能指针是用一个对象来对指针进行建模，使之具有指针的特性，跟指针具有相同含义的->,*操作．并且通过对象的构造函数（获取资源），析构资源（释放资源）来对资源进行管理，从而减少程序员对通过new操作获取到的对象的生命周期进行管理的负担．

根据《Moden C++ Design》, 我们可以构造具有很多正交特性的智能指针。

１.1　 C++中的智能指针与JAVA中的对象

前段时间跟朋友聊了些有关JAVA的东西，感觉上Java中的对象就是C++中的智能指针，但具有不同的资源释放方式。在JAVA中，不能象C++中运用" A a;"语句声明得到一个类(A)的事例a,而必须通过下列语句来获得：Ａa = new A.要在释放a时，应用必需通知GC（垃圾收集功能）来释放该实例所占用的资源。当然，JAVA中的对象有一小点同C++中的职能不同，因为在C++中指针不具有"."操作符，故智能指针一般也不提供"."操作符，但在Java中都是通过"."操作符对对象进行操作的，不过我们可以把C++中智能指针的"->"操作符与Java中的"."操作符进行类比。

１.2  引用计数型智能指针

在C++中有一种常用的智能指针是引用计数型智能指针:RCSmartPtr. 它的实现基理如下：

首先，存在RCObject,即存在一个对象，该对象提供引用计数接口。

其次，要存在指向RCObject的RCSmartPtr对象，在RCSmartPtr对象的构造过程中，把指向RCObject的指针作为参数传入RCSmartPtr中。因此每增加一个RCSmartPtr对象，就多了一个指向RCObject的指针。RCSmartPtr可以通过调用RCObject的引用计数接口，增加RCObject的引用计数。同样的道理可以在RCSmartPtr对象的析构函数中调用RCObject的引用记数接口来减少RCObject的引用记数。

最后，在对RCObject的引用计数进行操作时对引用计数进行检查，如果引用计数为0,则RCObject将摧毁本身，从而释放该对象所占用的资源。

通过这种方式，我们就可以把对资源的管理交给机器来管理，解除了对人工的倚赖。

  

转载声明： 本文转自 http://www.cppblog.com/martin/archive/2009/03/03/martin_yahoo.html

==================================================================

C++中的智能指针应用分析

 

　　前段时间，在查控件的内存泄露时，最终找出一个错误：在使用XMLDom(COM)时，由于重复使用某接口指针前未释放Dispatch指针(Release)，而导致内存泄露，而此类错误(如同BSTR类型的泄漏)，VC的调试器和Bondcheck均无能为力。解决办法，似乎只有细心一途。

　　但只要稍稍仔细看看，就可发现，实际上如果正确使用VC提供的智能指针，是可以避免此问题的。

　　另外，一直为Java程序员津津乐道的内存使用无需管理的优势，一直知道用C++的智能指针可以模拟。但一直没实际动手做过，趁此分析之机，用C++简单包装了一个。反正粗看之下，可以达到与Java类似的效果，当然，C++的对象更高效且节省内存。

　　就以上所提到的，时间关系，我只能简单罗列几点，代码应该是正确的(但未检查)。前后文没什么逻辑关系，但如果要进一步应用C++的智能指针，相信会起到抛砖引玉之效。 

　　一：关于纠错，MFC和ATL中智能指针的应用

　　1：在Windows中如何方便的查看当前进程使用的内存。

　　虽然代码简单，但对纠错时有大用处，不用不停的通过切换任务管理器来查看内存使用。代码如下：

UINT C_BaseUtil::getProcessMemoryUsed()
{
　UINT uiTotal = 0L;
　HANDLE hProcess = ::GetCurrentProcess();
　PROCESS_MEMORY_COUNTERS pmc;
　if(::GetProcessMemoryInfo(hProcess,&pmc,sizeof(pmc)))
　　uiTotal = pmc.WorkingSetSize;
　return uiTotal;
}

　　注意：由于内存使用会是一个不稳定的过程，所以，需要在程序稳定时进行调用，才能准确。

　　2：在使用Com的Dispatch指针时，如果不使用COM智能指针，容易出现的错误。

　　2.1：忘记在所有出口释放指针。
　　 
　　如：

IXMLDOMDocument *pDoc = NULL;
CoCreateInstance(...)
……
pDoc->Release();

　　错误：如果中间代码发生异常，则pDoc未能正常释放，造成内存泄露。

　　2.2：重复使用同一指针变量，导致中间生成的Dispatch指针未能释放。

IXMLDOMNode *pNode = NULL;
if(FAILED(pDoc->selectSingleNode(_bstr_t("Workbook"), &pNode)) || pNode==NULL)
throw(_T("selectSingleNode failed!"));
if(FAILED(pDoc->selectSingleNode(_bstr_t("Workbook"), &pNode)) || pNode==NULL)
throw(_T("selectSingleNode failed!"));

　　错误：pNode未释放就开始第二次调用，造成内存泄露。或者类似pNode = pNode2的这种写法，也随手就出问题了。必须调用if(pNode) {pNode->Release();pNode=NULL;}

　　3：使用MFC提供的Com智能指针解决上述问题。

　　注意：可通过查看源码，看到#import生成的智能指针的原型是_com_ptr_t。

　　3.1：

IXMLDOMDocumentPtr docPtr = NULL;
docPtr.CreateInstance(...)
……

　　这下不会有问题了，因为docPtr在析构时会有正确的释放处理。

　　3.2：

IXMLDOMNodePtr nodePtr = NULL;
if(FAILED(pDoc->selectSingleNode(_bstr_t("Workbook"), &nodePtr)) || nodePtr==NULL)
throw(_T("selectSingleNode failed!"));
if(FAILED(pDoc->selectSingleNode(_bstr_t("Workbook"), &nodePtr)) || nodePtr==NULL)
throw(_T("selectSingleNode failed!"));

　　不会出错了，因为_com_ptr_t重载了&操作符，在取指针时，有如下操作，嘿。

Interface** operator&() throw()
{
　_Release();
　m_pInterface = NULL;
　return &m_pInterface;
}

　　3.3： nodePtr = nodePrt2 ，也不会有问题：

　　仔细查看源码，在=操作符中会调用Attach，而Attach的做法是：会先调用_Release();

3.4：再看看值传递：拷贝构造函数如下

template<> _com_ptr_t(const _com_ptr_t& cp) throw()
: m_pInterface(cp.m_pInterface)
{ 
　_AddRef(); 
}

　　嗯，也不会有问题。

　　3.5：最后我们也总结一下使用COM智能指针时的注意事项：

　　·不要在Com智能指针的生命期如果在::CoUninitailize之后，那请在调用::CoUninitailize之前，强制调用MyComPtr = NULL;达到强制释放的目的。否则会出错。

　　·不要混用智能指针和普通Dispatch指针，不要调用MyComPtr->Release()，这违背智能指针的原意，会在析构时报错。

　　4：使用ATL提供智能指针：CComPtr或是CComQIPtr.

　　如果不使用MFC框架，要自已包装IDispatch，生成智能指针，还可以使用ATL提供的智能指针。查看源码，并参照《深入解析ATL》一书，发现实现与_com_ptr_t大同小异，效果一致。

　　二：引申一下，我们来看看C++的智能指针

　　1：说到智能指针，我们一定要看看标准C++提供的auto_ptr。而auto_ptr的使用是有很多限制的，我们一条一条来细数：

　　1.1:auto_ptr要求一个对象只能有一个拥有者，严禁一物二主。

　　比如以下用法是错误的。

classA *pA = new classA;
auto_ptr<classA> ptr1(pA);
auto_ptr<classA> ptr2(pA);

　　1.2:auto_ptr是不能以传值方式进行传递的。

　　因为所有权的转移，会导致传入的智能指针失去对指针的所有权。如果要传递，可以采用引用方式，利用const引用方式还可以避免程序内其它方式的所有权的转移。就其所有权转移的做法：可以查看auto_ptr的拷贝构造和=操作符的源码，此处略。

　　1.3：其它注意事项：

　　·不支持数组。

　　·注意其Release语意，它没有引用计数，与com提供的智能指针不同。Release是指释放出指针，即交出指针的所有权。

　　·auto_ptr在拷贝构造和=操作符时的特珠含义决定它不能做为STL标准容器的成员，

　　好了，看了上面的注意事项，特别是第三条，基本上可以得出结论：在实际应用场合，auto_ptr基本没什么应用价值的。

　　2：如何得到支持容器的智能指针。

　　我们利用auto_ptr的原型，制作一个引用计数的智能指针，则时让它支持STL容器的标准。实现代码很简单，参照了《C++标准程序库》中的代码，关键代码如下：

template<class T>
class CountedPtr {
　T * ptr;
　long * counter;
　public:
　　//构造
　　explicit CountedPtr(T* p = NULL)
　　:ptr(p),count(new long(1){}
　　//析构
　　~CountedPtr() {Release();}
　　//拷贝构造
　　CountedPtr(cont CountedPtr<T>& p)
　　:ptr(p.ptr),count(p.count) {++*counter;}
　　//=操作符
　　CountedPtr<T>& operator= (const CountedPtr<T>& p) {
　　　if(this!=&p) {
　　　　Release(); 
　　　　ptr=p.ptr;
　　　　counter=p.counter;
                ++*counter;
　　　}
　　　return *this;
　　}
　　//其它略
　　....
　private:
　　void Release() {
　　　if(--*counter == 0) {
　　　　delete counter;
　　　　delete ptr;
　　　} 
　　}
}

　　好了，这样，当复制智能指针时，原指针与新指针副本都是有效的，这样就可以应用于容器了。现在，通过CountedPtr包装的C++对象，是不是和Java的对象类似了呢，呵呵。只要再加上一些必要的操作符，它就可以作为容器中的共享资源来使用了。

 

转载声明： 本文转自 http://www.bccn.net/Article/kfyy/vc/jszl/200608/4310_2.html （编程中国）

推荐参考： android智能指针（sp wp）