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C++学习笔记28 智能指针

2016年02月04日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2513字 ⁄ 字号 评论关闭

 智能指针:它的一种通用实现方法是采用引用计数的方法。智能指针将一个计数器与类指向的对象相关联,引用计数跟踪共有多少个类对象共享同一指针。

    每次创建类的新对象时,初始化指针并将引用计数置为1;
    当对象作为另一对象的副本而创建时,拷贝构造函数拷贝指针并增加与之相应的引用计数;
    对一个对象进行赋值时,赋值操作符减少左操作数所指对象的引用计数(如果引用计数为减至0,则删除对象),并增加右操作数所指对象的引用计数;这是因此左侧的指针指向了右侧指针所指向的对象,因此右指针所指向的对象的引用计数+1;
    调用析构函数时,构造函数减少引用计数(如果引用计数减至0,则删除基础对象)。
    实现智能指针有两种经典策略:一是引入辅助类,二是使用句柄类。我现在只会第一种,第二种留在以后研究;
直接上代码:
#include <iostream>

using namespace std;

class Point  //基础对象类,要做一个对Point类的智能指针
{
private:
	int x,y;
public:
	Point(int xVal = 0, int yVal= 0):x(xVal),y(yVal){}
	int getX() const
	{
		return x;
	}
	int getY() const
	{
		return y;
	}
	void setX(int xVal)
	{
		x = xVal;
	}
	void setY(int yVal)
	{
		y = yVal;
	}
	~Point()
	{
		cout<<"调用析构函数~Point()"<<endl;
	}
};

class RefPtr //辅助类
{
private://该类的成员访问权限全部为private,因为不想让用户直接使用该类
	friend class SmartPtr;//定义智能指针类为友元,因为智能指针类需要直接操纵辅助类
	RefPtr(Point* ptr):p(ptr),count(1){}
	~RefPtr() {
		cout<<"调用析构函数~RefPtr()"<<endl;
		delete p;}

	int count;//引用计数
	Point* p;//基础对象指针
};

class SmartPtr//智能指针类
{
private:
	RefPtr* rp;//辅助类对象指针
public:
	SmartPtr(Point* ptr):rp(new RefPtr(ptr)){} //构造函数
	SmartPtr(const SmartPtr& sp):rp(sp.rp)//复制构造函数
	{
		++rp->count;
	}
	SmartPtr& operator=(const SmartPtr& rhs)//重载赋值操作符
	{
		
			++rhs.rp->count;//首先将右操作数引用计数加1
			if(--rp->count == 0) //左操作数减1
				delete rp;
			rp = rhs.rp;
			return *this;
	

	}

	~SmartPtr(){//析构函数

		if(--rp->count == 0)//当引用计数减为0的时候,删除辅助类对象指针,从而删除基础对象
		{
			cout<<"调用析构函数:~SmartPtr()"<<endl;
			delete rp;
		}
	}
	int getCount()
	{
		return rp->count;
	}
};

int main()
{
	Point* p1 = new Point(10,8);
	SmartPtr sp1(p1);//此时sp1.rp->count = 1
	cout<<"此时的引用计数为:"<<sp1.getCount()<<endl;
	SmartPtr sp2(sp1);//首先将sp1.rp->count赋给sp2.rp->count,之后sp2.rp->count++,这时sp1,sp2的rp是指向同一个对象
	cout<<"此时sp1的引用计数为:"<<sp1.getCount()<<endl;//sp1,sp2指向同一个对象,说明这个对象被两个指针所拥有,引用计数为2
	cout<<"此时sp2的引用计数为:"<<sp2.getCount()<<endl;
	cout<<"************************"<<endl;
	Point* p2 = new Point(5,6);
	SmartPtr sp3(p2);//此时sp3.rp->count = 1  sp3所指的是完全的另外一个内存对象,它的引用计数为1
	cout<<"此时sp1的引用计数为:"<<sp1.getCount()<<endl;//2
	cout<<"此时sp2的引用计数为:"<<sp2.getCount()<<endl;//2
	cout<<"此时sp3的引用计数为:"<<sp3.getCount()<<endl;//1
	cout<<"************************"<<endl;
	sp3 = sp1;//首先sp1的引用计数加1,因为多了一个sp3指向它的对象,所以sp1的引用计数此时为3
	//而,sp3引用计数此时减1,变成了0,此时 P2这个内存没有人占用,所以此时释放,这个时候调用析构函数删除P2
	cout<<"此时sp1的引用计数为:"<<sp1.getCount()<<endl;
	cout<<"此时sp2的引用计数为:"<<sp2.getCount()<<endl;
	cout<<"此时sp3的引用计数为:"<<sp3.getCount()<<endl;

	
	
	return 0;
}
/*
下面是输出的代码:
此时的引用计数为:1
此时sp1的引用计数为:2
此时sp2的引用计数为:2
************************
此时sp1的引用计数为:2
此时sp2的引用计数为:2
此时sp3的引用计数为:1
************************
调用析构函数~RefPtr()
调用析构函数~Point()
此时sp1的引用计数为:3
此时sp2的引用计数为:3
此时sp3的引用计数为:3
调用析构函数:~SmartPtr()
调用析构函数~RefPtr()
调用析构函数~Point()

2014年9月16日16:38:12
*/

根据我上面的代码运行仔细研究,会体会到智能指针的引用计数的变化。

使用该方式的内存结构图如下:

运行代码加上这个内存结构图,相信可以很好的理解智能指针。

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