C++中智能指针的设计和使用

最新推荐文章于 2025-04-01 23:56:09 发布

hackbuteer1

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分类专栏：面试珠玑文章标签： c++ delete constructor class reference

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Hackbuteer1/article/details/7561235

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本文详细探讨了C++中的智能指针，包括其设计原理和使用方法。通过智能指针，可以有效管理内存，避免内存泄漏问题。文章涵盖了智能指针的构造、析构、拷贝和赋值行为，以及如何在实际编程中正确使用智能指针。

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转载请标明出处，原文地址：http://blog.youkuaiyun.com/hackbuteer1/article/details/7561235
智能指针(smart pointer)是存储指向动态分配（堆）对象指针的类，用于生存期控制，能够确保自动正确的销毁动态分配的对象，防止内存泄露。它的一种通用实现技术是使用引用计数(reference count)。智能指针类将一个计数器与类指向的对象相关联，引用计数跟踪该类有多少个对象共享同一指针。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；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）。
智能指针就是模拟指针动作的类。所有的智能指针都会重载 -> 和 * 操作符。智能指针还有许多其他功能，比较有用的是自动销毁。这主要是利用栈对象的有限作用域以及临时对象（有限作用域实现）析构函数释放内存。当然，智能指针还不止这些，还包括复制时可以修改源对象等。智能指针根据需求不同，设计也不同（写时复制，赋值即释放对象拥有权限、引用计数等，控制权转移等）。auto_ptr 即是一种常见的智能指针。
智能指针通常用类模板实现：

template <class T>
class smartpointer
{
private:
	T *_ptr;
public:
	smartpointer(T *p) : _ptr(p)  //构造函数
	{
	}
	T& operator *()        //重载*操作符
	{
		return *_ptr;
	}
	T* operator ->()       //重载->操作符
	{
		return _ptr;
	}
	~smartpointer()        //析构函数
	{
		delete _ptr;
	}
};

实现引用计数有两种经典策略，在这里将使用其中一种，这里所用的方法中，需要定义一个单独的具体类用以封装引用计数和相关指针：

// 定义仅由HasPtr类使用的U_Ptr类，用于封装使用计数和相关指针
// 这个类的所有成员都是private，我们不希望普通用户使用U_Ptr类，所以它没有任何public成员
// 将HasPtr类设

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