C++中智能指针的工作原理和简单实现

智能指针：它的一种通用实现方法是采用引用计数的方法。智能指针将一个计数器与类指向的对象相关联，引用计数跟踪共有多少个类对象共享同一指针。

    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，拷贝构造函数拷贝指针并增加与之相应的引用计数；

    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（如果引用计数为减至0，则删除对象），并增加右操作数所指对象的引用计数；这是因此左侧的指针指向了右侧指针所指向的对象，因此右指针所指向的对象的引用计数+1；

    调用析构函数时，构造函数减少引用计数（如果引用计数减至0，则删除基础对象）。

    实现智能指针有两种经典策略：一是引入辅助类，二是使用句柄类。这里主要讲一下引入辅助类的方法，看下面的例子：

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class Point                                       //基础对象类，要做一个对Point类的智能指针 { public:     Point(int xVal = 0, int yVal = 0):x(xVal),y(yVal) { }     int getX() const { return x; }     int getY() const { return y; }     void setX(int xVal) { x = xVal; }     void setY(int yVal) { y = yVal; } private:     int x,y; }; class RefPtr                                  //辅助类 {//该类成员访问权限全部为private，因为不想让用户直接使用该类  friend class SmartPtr;      //定义智能指针类为友元，因为智能指针类需要直接操纵辅助类  RefPtr(Point *ptr):p(ptr), count(1) { }  ~RefPtr() { delete p; }     int count;                                                     //引用计数  Point *p;                                                      //基础对象指针 };    class SmartPtr                                             //智能指针类 { public:  SmartPtr(Point *ptr):rp(new RefPtr(ptr)) { }                                 //构造函数  SmartPtr(const SmartPtr &sp):rp(sp.rp) { ++rp->count; }            //复制构造函数  SmartPtr& operator=(const SmartPtr& rhs) {                              //重载赋值操作符   ++rhs.rp->count;                                                         //首先将右操作数引用计数加1，   if(--rp->count == 0)                                                                     //然后将引用计数减1，可以应对自赋值    delete rp;   rp = rhs.rp;   return *this;  }  ~SmartPtr() {                                            //析构函数   if(--rp->count == 0)                                  //当引用计数减为0时，删除辅助类对象指针，从而删除基础对象    delete rp;  }    private:  RefPtr *rp;                                                //辅助类对象指针 };    int main() {  Point *p1 = new Point(10, 8);  SmartPtr sp1(p1);    //此时sp1.rp->count = 1  SmartPtr sp2(sp1);    //首先将sp1.rp->count赋给sp2.rp->count,之后sp2.rp->count++,这时sp1,sp2的rp是同一个对象  Point *p2 = new Point(5, 5);  SmartPtr sp3(p2);  sp3 = sp1;     return 0; }

　　

 

使用该方式的内存结构图如下：