C++ 智能指针实现之shared_ptr_自定义实现智能指针-优快云博客

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本文详细介绍了如何在C++中实现shared_ptr，包括其原理、构造析构过程、赋值操作、引用计数管理，以及类型转换函数。作者通过实例展示了如何使用和维护共享所有权的概念。

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前言

智能指针本质上并不神秘，其实就是 RAII 资源管理功能的自然展现而已。本文将介绍如何实现 C++中智能指针的 shared_ptr。

原理简介

多个不同的 shared_ptr 不仅可以共享一个对象，在共享同一对象时也需要同时共享同一个计数。当最后一个指向对象（和共享计数）的 shared_ptr 析构时，它需要删除对象和共享计数。

实现过程

我们先实现共享计数的接口，这个 shared_count 类除构造函数之外有三个方法：一个增加计数，一个减少计数，一个获取计数。

class shared_count {
   
public:
  shared_count() : count_(1) {
   }
  void add_count()
  {
   
    ++count_;
  }
  long reduce_count()
  {
   
    return --count_;
  }
  long get_count() const
  {
   
    return count_;
  }

private:
  long count_;
};

接下来可以实现我们的引用计数智能指针了。首先是构造函数、析构函数和私有成员变量：

template <typename T>
class shared_ptr {
   
public:
  explicit shared_ptr(T* ptr = nullptr)
    : ptr_(ptr)
  {
   
    if (ptr) {
   
      shared_count_ = new shared_count();
    }
  }
  ~shared_ptr()
  {
   
    if (ptr_ && !shared_count_->reduce_count()) {
   
      delete ptr_;
      delete shared_count_;
    }
  }

private:
  T* ptr_;
  shared_count* shared_count_;
};

构造函数会构造一个 shared_count 出来。析构函数在看到 ptr_ 非空时（此时根据代码逻辑， shared_count 也必然非空），需要对引用数减一，并在引用数降到零时彻底删除对象和共享计数。

为了方便实现赋值（及其他一些惯用法），我们需要一个新的 swap 成员函数：

void swap(shared_ptr& rhs)
{
   
  using std::swap;
  swap(ptr_, rhs.ptr_);
  swap(shared_count_, rhs.shared_count_);
}

赋值函数，拷贝构造和移动构造函数的实现：

shared_ptr(const shared_ptr& other)
{
   
  ptr_ = other.ptr_;
  if (ptr_) {
   
    other.shared_count_->add_count();
    shared_count_ = other.shared_count_;
  }
}
template <typename U>
shared_ptr(const shared_ptr<U>& other) noexcept
{
   
  ptr_ = other.ptr_;
  if (ptr_) {
   
    other.shared_count_->add_count();
    shared_count_ =</