智能指针shared_ptr的简化实现

ArionHill

已于 2022-02-17 11:35:40 修改

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分类专栏：面试文章标签： c++ 开发语言后端

于 2022-02-17 11:34:09 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Yuberhu/article/details/122979338

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本文解析了C++标准库中的shared_ptr如何通过引用计数自动管理资源释放，介绍了其内部结构与关键操作，如构造、赋值和析构。重点讨论了引用计数和弱引用计数在资源控制中的作用。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

shared_ptr采用对象管理资源,通过引用计数自动控制资源的释放时机。

实现时需要注意：

一个shared_ptr对象具有两个裸指针，这点通过sizeof可简单确定。其中，一个裸指针用于管理使用时分配的资源（实例中 _ptr）；另一个用于记录对象信息（示例中_ref）
用于记录对象信息的结构体至少包含两个引用计数，即（正常的）引用计数（示例中shared_count）和弱引用计数（示例中weak_count），二者均为原子类型。_ptr所分配的资源是否释放只与shared_count的值有关

#include <iostream>
#include <atomic>

struct Ref
{
    Ref():shared_count(1), weak_count(0){}
    std::atomic<int> shared_count;
    std::atomic<int> weak_count;
};

template <typename T>
class SharedPtr {
public:
    SharedPtr(T *p = nullptr) {
        _ptr = p;
        _ref = new Ref();
    }
    SharedPtr(const SharedPtr<T> &rv) {
        _ptr = rv._ptr;
        _ref = rv._ref;
        AddRefCount();
    }

    SharedPtr<T>& operator=(const SharedPtr<T>& rv) {
        if (_ptr != rv._ptr) {
            Release();
            _ptr = rv._ptr;
            _ref = rv._ref;
            AddRefCount();
        }
        return *this;
    }

    ~ SharedPtr() {
        Release();
    }

    T& operator *() {
        return *_ptr;
    }
    T* operator->() {
        return _ptr;
    }
    T* get() {
        return _ptr;
    }

    int UseCount() {
        return _ref->shared_count;
    }

private:
    void AddRefCount() {
        ++ _ref->shared_count;
    }
    void Release() {
        if (--_ref->shared_count == 0) {
            delete _ptr;
            delete _ref;
        }
    }
private:
    T *_ptr;
    Ref *_ref;
};