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。