Boost库中的智能指针scoped_ptr,scoped_array

一 . boost库中smart_ptr产生的原因，所发挥的作用

我们知道，为了更安全使用指针，不再让C/C++程序猿为了代码的内存管理而苦恼，VC和VS都带有智能指针auto_ptr供程序猿调用。如果还没了解建议先了解auto_ptr源代码，下面是之前对它的解析boke：
智能指针auto_ptr的解析

可无论是vc下的auto_ptr还是vs下的auto_ptr都存在设计上的缺陷，vs下的对指向空间所有权的转移是不符合人们一般习惯认识的，在智能指针对象赋值运算后，会意外让本来拥有所有权的对象失去所有权。vc下auto_ptr也会将所有权移交给对方，但自己仍有操作指向空间的权利，而没有了析构指向空间（或free）的权利，只有拥有所有权才有，但当所有权拥有着析构（free掉空间后），没有拥有权的指针再去操作，会发生错误，因为空间已经释放。
auto_ptr也不能用于数组指针，它所封装的是delete 不是delete[]；

boost.smart_ ptr 库是对C++98 标准的一个绝佳补充。它提供了六种智能指针，包括
scoped.ptr、scoped array.shared_ptr、shared_ array,weak_ _ptr 和intrusive_ptr,
从各个方面来增强std: :auto_ ptr,而且是异常安全的。库中的两个类shared_ ptrweak.ptr 已被收入到C++新标准的TR1库中。
本篇我们先介绍介绍scoped_ptr、scoped_ array
它们都是很轻量级的对象，速度与原始指针相差无几，对于所指的类型T 也仅有一个很小且很合理的要求: 类型T 的析构函数不
能抛出异常。
这些智能指针都位于名字空间boost,为了使用smart_ ptr组件，需要包含头文件即:
boost/smart_ptr.hpp
boost/smart_ptr.hpp
using namespace boost；

二 . scoped_ptr
1）scoped_ptr介绍，类摘要代码分析
当然，scopy_ptr是一个和auto_ptr类似的智能指针，保证了动态创建的对象在任何时候可以被正确的释放删除，scoped_ptr顾名思义，这种智能指针只能在本作用域内使用，不可以转让。

直接从它的类摘要代码入手了解：

template<class T>
class scoped_ptr{
private:
    T *px;     //智能指针都是将原生指针封装进类中，具体的实现操作还得靠它
    scoped_ptr(scoped_ptr const &);    //特别重点的，将拷贝构造函数和赋值重载放进私有成员正是为了不被转让，只能让拥有着使用；
    scoped_ptr & operator=(scoped_ptr const &);
public:
    explicit scoped_ptr(T *p = 0);
    ~scoped_ptr();     //析构函数，实现当中肯定包含有对指针所指向空间的delete
    void reset(T *p = 0);
    T & operator*()const;
    T * operator->()const;
    T * get()const;

    operator unspecified-bool-type()const;
    void swap(scoped_ptr & b);
};

1.scoped.ptr的构造函数接受一个类型为T*的指针p,创建出一个scoped ptr 对象，并在内部保存指针参数p。
p 必须是一一个new 表达式动态分配的结果，或者是个空指针(0)。当scoped_ptr 对象的生命期结束时，
析构函数~scoped_ ptr ()会使用delete 操作符自动销毁所保存的指针对象，从而正确地回收资源。

2.scoped ptr 同时把拷贝构造函数和赋值操作符都声明为私有的，禁止对智能指针的复制操作,保证了被它
管理的指针不能被转让所有权。

3.成员函数reset () 的功能是重置scoped_ ptr: 它删除原来保存的指针，再保存新的指针值p。如果p 是空指针，
那么scoped ptr 将不持有任何指针。一般情况下reset () 不应该被调用，因为它违背了scoped.ptr 的本意一资源
应该一直由scoped ptr 自己自动管理。

4.scoped_ptr 用operator* ()和operator->() 重载了解引用操作符*和箭头操作符->,以模仿被代理的原始指针的行为，
因此可以把scoped ptr 对象如同指针一样使用。如果scoped.ptr 保存空指针，那么这两个操作的行为未定义。
scoped ptr 不支持比较操作，不能在两个scoped ptr 之间、scoped ptr 和原始指针或空指针之间进行相等或者不相
等测试，我们也无法为它编写额外的比较函数,因为它已经将operator==和operator!=两个操作符重载都声明为私有的。
但scoped ptr 提供了一个可以在bool 语境(context) 中自动转换成bool 值(如if 的条件表达式) 的功能，用来测试scoped_ ptr 是否持有一个有效的指针(非空)。它可以代替与空指针的比较操作，而且写法更简单。

2）. 成员函数的解析及用法展示
成员函数讲解
explicit scoped_ptr(T* p=0)
构造函数，存储p的一份拷贝。注意，p 必须是用operator new分配的，或者是null. 在构造的时候，不要求T必须是一个完整的类型。当指针p是调用某个分配函数的结果而不是直接调用new得到的时候很有用：因为这个类型不必是完整的，只需要类型T的一个前向声明就可以了。这个构造函数不会抛出异常。

~scoped_ptr()
删除指针所指向的对象。类型T在被销毁时必须是一个完整的类型。如果scoped_ptr在它被析构时并没有保存资源，它就什么都不做。这个析构函数不会抛出异常。

void reset(T* p=0);
重置一个 scoped_ptr 就是删除它已保存的指针，如果它有的话，并重新保存p. 通常，资源的生存期管理应该完全由scoped_ptr自己处理，但是在极少数时候，资源需要在scoped_ptr的析构之前释放，或者scoped_ptr要处理它原有资源之外的另外一个资源。这时，就可以用reset，但一定要尽量少用它。(过多地使用它通常表示有设计方面的问题) 这个函数不会抛出异常。

T& operator*() const;
该运算符返回一个智能指针中存储的指针所指向的对象的引用。由于不允许空的引用，所以解引用一个拥有空指针的scoped_ptr将导致未定义行为。如果不能肯定所含指针是否有效，就用函数get替代解引用。这个函数不会抛出异常。
T* operator->() const;
返回智能指针所保存的指针。如果保存的指针为空，则调用这个函数会导致未定义行为。如果不能肯定指针是否空的，最好使用函数get。这个函数不会抛出异常。

T* get() const;
返回保存的指针。应该小心地使用get，因为它可以直接操作裸指针。但是，get使得你可以测试保存的指针是否为空。这个函数不会抛出异常。get通常在调用那些需要裸指针的函数时使用。

operator unspecified_bool_type() const
返回scoped_ptr是否为非空。返回值的类型是未指明的，但这个类型可被用于Boolean的上下文（boolean context）中。在if语句中最好使用这个类型转换函数，而不要用get去测试scoped_ptr的有效性。

void swap(scoped_ptr& b)
交换两个scoped_ptr的内容。这个函数不会抛出异常；

scoped_ptr的用法和auto_ptr几乎一样，大多数情况下它都可以与auto_ptr互相替换，它也可以从一个auto_ptr获得指针的管理权(同时auto_ptr失去管理权)。

scoped_ptr和auto_ptr一样不能用作容器的元素，但原因不同:auto_ptr是因为它的转移语义(请看上篇博客),而scoped_ptr则是因为不支持拷贝和赋值，不符合容器对元素类型的要求。

scoped_ptr和auto_ptr的根本区别在于所有权。auto_ptr特意被设计为指针的所有权是可以被转移的，可以在函数之间传递，同一时刻只能有一个auto_ptr管理指针。而scoped_ptr把拷贝构造函数和赋值函数都声明为私有的，拒绝了指针所有权的转让，只有scoped_ptr自己能够管理指针，其他任何人都无权访问被管理的指针，从而保证了指针的绝对安全。
如下代码所示：

auto_ptr<int> ap(new int(10)); //一个int自动指针
scoped_ptr<int>sp (ap);        //从auto_ptr获得原始指针
assert(ap.get() == 0);         //原auto_ptr不再拥有指针

ap.rest(new int(20));          //auto_ptr拥有新的指针
cout <<*ap<<","<<*sp<<endl;    

auto_ptr<int>ap2;
ap2 = ap;                      //ap2从ap获得原始指针，所有权转移
assert(ap.get() == 0);         //ap不再拥有原始指针
scoped_ptr<int>sp2;            //另一个scoped_ptr
sp2 = sp;                      //赋值操作，无法通过编译

如果代码企图从一个scoped_ptr构造或赋值另一个scoped_ptr(最后一行)，那么编译器会报错，阻止这么做，保护了你的代码。 比起auto_ptr，scoped_ptr更明确地表明了代码原始编写者的意图；只能在定义的作用域内使用，不可转让，更明确所以在特定的场景下很适合用；

三 . scoped_array
scoped_ array 很像scoped_ ptr,它包装了new[ ]操作符(不是单纯的new) 在堆上分
配的动态数组,为动态数组提供了一个代理，保证可以正确地释放内存。
scoped_ array 弥补了标准库中没有指向数组的智能指针的缺憾。

1）scoped_array类摘要源码的解析

template<class T> class shared_array  
{  
private:  

    // Borland 5.5.1 specific workarounds  
    typedef checked_array_deleter<T> deleter;  
    typedef shared_array<T> this_type;  
public:  
    typedef T element_type;  
    explicit shared_array(T * p = 0);  
    template<class D> shared_array(T * p, D d);  
    void reset(T * p = 0);  
    template <class D> void reset(T * p, D d);  
    T & operator[] (std::ptrdiff_t i) const;     
    T * get() const;  
    bool unique() const;// never throws  
    long use_count() const; // never throws  
    void swap(shared_array<T> & other);// never throws  
    operator unspecified-bool-type() const;  
private:  

    T * px;                     // contained pointer  
    detail::shared_count pn;    // reference counter
 }； 

主要特点如下：
1，构造函数接受的指针p必须是new[]的结果，而不是new表达式的结果；
2，没有*、->操作符重载，scoped_array持有的不是一个普通指针；
3，析构函数使用delete[]，而不是delete；
4，提供operator[]重载，可以像普通数组一样使用下标访问元素；
5，没有begin(),end()等类似容器迭代器操作函数。
scoped array 与scoped ptr 源于相同的设计思想，故而用法非常相似: 它只能在被声
明的作用域内使用，不能拷贝、赋值。唯一不同的是scoped._array 包装的是new[ ]产生的指针，并在析构时调用delete [],因为它管理的是动态数组，而不是单个动态象。

2）用法实例：

#include <iostream>  
#include <algorithm>  
#include <boost/smart_ptr.hpp>  
using namespace boost;  
using namespace std;  
int main(){  
    int *arr = new int[100];//a dynamically allocated array   
    scoped_array<int> sa(arr); // scoped_array object proxied original allocated array 代理原始动态数组   

    fill_n(&sa[0],100,5);//use stdandard library algorithm,fill the entire array with 5  
    sa[30] = sa[10] + sa[20];//support operator[]  
    cout << sa[30] << endl;   
    //desturctor,automatically destory resource  
}  
//运行结果是10

同学们可以去看Boost程序库完全开发指南了解更多Boost库的知识，本篇博客对scoped_ptr和scoped_ptr这对兄弟做了解析，这只是Boost库提供指针的两个，还有特别重要的shared_ptr，运用十分广泛，之后会进行解析。