智能指针

本文通过一个简单的HasPtr类实例,展示了未正确管理资源可能导致的问题,特别是悬挂指针的出现。文中深入探讨了如何通过引入智能指针及其内部使用的引用计数机制来解决这些问题。

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为什么引用智能指针。为了阐明所涉及的问题,我们将实现一个简单类。该类包含一个int值和一个指针

using names std;

class HasPtr
{
public:
	HasPtr(int *p,int i):ptr(p),val(i){};
public:
	int *ger_ptr()const{return ptr;}
	int get_val()const {return val;}
	void set_ptr(int *p){ptr=p;}
	void set_val(int i){val=i;}

	int get_ptr_val()const{return *ptr;}
	void set_str_val(int val){*ptr=val;}
private:
	int *ptr;
	int val;
};
因为HasPtr类没有定义复制构造函数,所以复制一个HasPtr对象将复制两个成员:

int obj=0;
HasPtr Ptr1(&obj,42);
HasPtr Ptr2(Ptr1);

复制之后,ptr1和ptr2中的指针指向同一个对象,且两个对象中的int相同,但是因为指针的值不同于它所指向对象的值,这两个成员的行为看来非常不同,复制之后,int的值是清楚的和独立的,而指针则纠缠在一起。

这样就可能发生危险,可能会出现悬挂指针,例如:

int *ip =new int(42);
HasPtr ptr(ip,10);
delete ip;
ptr.set_ptr_val(10);//此时ptr所指向的对象已经释放。将出现灾难性的错误,然而,没有办法得知对象已经不存在了。

因此我们需要重写新的HasPtr类,新的类需要一个析构函数来删除指针,但是析构函数不能无条件的删除指针,如果俩个对象指向同一基础对象,那么,在两个对象都撤销之前,我们并不希望删除基础对象,为了编写析构函数,需要知道这个hasptr对象是否为指向给定对象的最后一个。

定义只能指针的通用技术室采用一个使用计数,只能指针将一个计数器与类指向的对象相关联,使用计数跟踪该类有多少个对像共享同一指针,使用计数为0时,是哪出对戏那个,使用计数有时也称引用计数。

每次创建类的新对象时,初始化指针并将使用计数置为1.当对象作为另一个对象的副本而创建时,复制构造函数复制指针,并增加与之相应的使用计数的值,对一个对象进行赋值时,赋值操作符减少左操作数所指向对象使用计数的值,并增加有操作数使用计数的的值。

class U_Ptr
{
    friend class HasPtr;
	int *ip;
	size_t use;
	U_Ptr(int *p):ip(p),use(1){}
	~U_Ptr(){delete ip;}
};
这个类的所有成员均为private。我们不希望普通用户使用u_Ptr类,所以他没有任何public成员,将HasPtr类设置为友元。使其成员可以访问U_Ptr的成员。

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

     

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