在C語言中我們用指針來進行內(nèi)存管理,這也是C語言的強大之處。然而,也正是指針的存在使得C語言變得令人懊惱,內(nèi)存泄漏、垂懸指針等等問題。強大的C++則采用智能指針(Smart_Ptr)來處理這個問題.
好了,什么是智能指針呢?智能指針的行為類似常規(guī)指針,重要的區(qū)別是它負責(zé)自動釋放所指向的對象。這樣以防止內(nèi)存泄漏。
智能指針都有哪些種類呢?
通過上述表格可以看出有如此多的智能指針,C11標(biāo)準庫已經(jīng)引進unique_ptr/shared_ptr/weak_ptr供我們使用。
下面來簡單談?wù)勥@些指針的原理和實現(xiàn)。
First——>auto ptr
auto ptr的實現(xiàn)原理主要是管理權(quán)的轉(zhuǎn)移。它是所擁有的對象的唯一擁有者,也就是一個對象只有一個擁有者。
代碼實現(xiàn):
template <class T> class AutoPtr { public: AutoPtr(T* Ptr) :_Ptr(Ptr) {} ~AutoPtr() { if(_Ptr!=NULL) { delete _Ptr; } } AutoPtr(AutoPtr<T>& ap) { _Ptr=ap._Ptr; ap._Ptr=NULL; } AutoPtr<T> operator=(AutoPtr<T>& ap) { if(&ap!=this) { delete _Ptr; _Ptr=ap._Ptr; ap._Ptr=NULL; } return *this; } T& operator*() { return *_Ptr; } T* operator->() { return _Ptr; } private: T* _Ptr; };
通過代碼我們可以看出由于auto ptr指針唯一性,即一個對象只能有一個auto ptr指針?biāo)赶蛩?。因此,?dāng)auto ptr以傳值方式被作為參數(shù)傳遞給某函數(shù)時,這時對象的原來擁有者就放棄了對象的擁有權(quán),把它轉(zhuǎn)移到被調(diào)用函數(shù)中的參數(shù)上,如果函數(shù)不再將擁有權(quán)傳遞出去,由于形參的作用域僅僅為函數(shù)內(nèi)部,當(dāng)函數(shù)退出時,它所指向的對象將被銷毀。當(dāng)函數(shù)返回一個auto ptr時,其擁有權(quán)又被轉(zhuǎn)移到了調(diào)用端。因此,我們盡量不要使用auto ptr傳參,或者引用傳遞。此外,auto ptr 還不能作為容器的成員,C++標(biāo)準明確禁止這樣做。
Second——>scoped ptr
scoped ptr與auto ptr類似,它實現(xiàn)的原理則是防拷貝,也就是它不能轉(zhuǎn)移管理權(quán),所以不能被賦值或者拷貝構(gòu)造。那么,我們可以將拷貝構(gòu)造和賦值運算符重載函數(shù)只聲明不實現(xiàn),并將其聲明為保護,那么也就防止了別人在類外實現(xiàn)它。
代碼實現(xiàn):
template <class T> class ScopedPtr { public: ScopedPtr(T* Ptr) :_Ptr(Ptr) {} ~ScopedPtr() { if(_Ptr!=NULL) { delete _Ptr; } } T& operator*() { return *_Ptr; } T* operator->() { return _Ptr; } protected: T* _Ptr; ScopedPtr(ScopedPtr<T>& sp); ScopedPtr<T>& operator=(ScopedPtr<T>& sp); };
通過代碼可以看出scoped ptr 的實現(xiàn)十分的簡單粗暴,動態(tài)分配對象的生命周期限制在特定的作用域,采用scoped ptr可以有作用域保護,使用起來也優(yōu)于auto ptr。
Third——>shared ptr
shared ptr顧名思義就是共享,所以也就是說多個指針可以指向同一個內(nèi)存,它所采用的是引用計數(shù)的原理,也就是引進了一個計數(shù)器shared_count,用來表示當(dāng)前有多少個智能指針對象共享指針指向的內(nèi)存。因此shared_ptr可以做為STL容器的元素。析構(gòu)函數(shù)中不是直接釋放指針對應(yīng)的內(nèi)塊,shared_count大于1則不釋放內(nèi)存只是將引用計數(shù)減1,只是計數(shù)等于1時釋放內(nèi)存。這樣避免了一塊內(nèi)存被多次析構(gòu)的問題。
代碼實現(xiàn):
template <class T> class SharedPtr { public: SharedPtr(T* Ptr) :_Ptr(Ptr) ,_Pcount(new long(1)) {} ~SharedPtr() { _Release(); } SharedPtr(SharedPtr<T>& sp) :_Ptr(sp._Ptr) ,_Pcount(sp._Pcount) { ++(*_Pcount); } SharedPtr<T>& operator=(SharedPtr<T>& sp) { if(&sp!=this) { _Release(); _Ptr=sp._Ptr; _Pcount=sp._Pcount; ++(*_Pcount); } } T& operator*() { return *_Ptr; } T* operator->() { return _Ptr; } long UseCount() { return *_Pcount; } T* GetPtr() { return _Ptr; } protected: T* _Ptr; long *_Pcount; void _Release() { if(--(*_Pcount)==0) { delete _Ptr; delete _Pcount; } } };
由上述代碼可知,我們在拷貝和賦值也會將引用計數(shù)進行遞增,而實現(xiàn)也只是一般的復(fù)制。
動態(tài)對象的正確釋放是編程中最容易出錯的地方,利用智能指針可以更安全的使用動態(tài)對象,使得我們的程序更高效、安全。
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標(biāo)題名稱:智能指針的簡單剖析和實現(xiàn)-創(chuàng)新互聯(lián)
URL鏈接:http://chinadenli.net/article24/hcoje.html
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