【C++】智能指针类和OpenCV的Ptr模板类

最新推荐文章于 2024-03-10 07:58:53 发布

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#智能指针

本文介绍了C++中智能指针的实现原理，包括引用计数策略，如引用计数类和句柄类，并详细探讨了OpenCV的Ptr模板类，该模板类采用分离引用计数的句柄类技术，用于管理FaceRecognizer等对象，确保对象的自动释放。

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智能指针类

引用计数

智能指针(smart pointer)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的指针指向同一对象。引用计数为0时，删除对象。
其基本使用规则是：
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，复制构造函数复制指针并增加与之相应的引用计数的值。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的值(如果引用计数减至0，则删除对象)，并增加右操作数所指对象的引用计数的值。最后，调用析构函数时，析构函数减少引用计数的值，如果计数减至0，则删除基础对象。
实现引用计数有两种经典策略：一是引入辅助类（包含引用计数型），二是使用句柄类（分离引用计数型）。

策略1：引用计数类

这个类的所有成员均为 private。我们不希望用户使用 U_Ptr 类，所以它没有任何 public 成员。将 HasPtr 类设置为友元，使其成员可以访问 U_Ptr 的成员。
U_Ptr 类保存指针和使用计数，每个 HasPtr 对象将指向一个 U_Ptr 对象，使用计数将跟踪指向每个U_Ptr 对象的 HasPtr 对象的数目。U_Ptr 定义的仅有函数是构造函数和析构函数，构造函数复制指针，而析构函数删除它。构造函数还将使用计数置为 1，表示一个 HasPtr 对象指向这个 U_Ptr 对象。

class U_Ptr
{
    friend class HasPtr;
    int *ip;
    int use;

    U_Ptr(int *p):ip(p){}
    ~U_Ptr()
    {
        delete ip;
    }
};

class HasPtr
{
public:
    HasPtr(int *p, int i):_ptr(new U_Ptr(p)),_val(i)
    {}
    HasPtr(const HasPtr& obj):_ptr(obj._ptr),_val(obj._val)
    {
        ++_ptr->use;
    }
    HasPtr& operator=(const HasPtr&);
    ~HasPtr()
    {
        if(--_ptr->use == 0)
            delete _ptr;
    }
private:
    U_Ptr* _ptr;
    int _val;
};

接受一个指针和一个 int 值的 HasPtr 构造函数使用其指针形参创建一个新的 U_Ptr 对象。HasPtr 构造函数执行完毕后，HasPtr 对象指向一个新分配的 U_Ptr 对象，该 U_Ptr 对象存储给定指针。新 U_Ptr 中的使用计数为 1，表示只有一个 HasPtr 对象指向它。
复制构造函数从形参复制成员并增加使用计数的值。复制构造函数执行完毕后，新创建对象与原有对象指向同一 U_Ptr 对象，该 U_Ptr 对象的使用计数加1。
析构函数将检查 U_Ptr 基础对象的使用计数。如果使用计数为 0，则这是最后一个指向该 U_Ptr 对象的 HasPtr 对象，在这种情况下，HasPtr 析构函数删除其 U_Ptr 指针。删除该指针将引起对