智能指针的原理及实现方案.doc

智能指针的原理及实现方案.doc智能指针的原理及实现方案
2007-12-14 10:23
本文主要讨论C++程序设计的-一种常用技术 智能指针(smart pointer),
主要内容包括引用计数(reference count)和句柄类(handle class) o如果文 屮有错误或遗漏之处，敬请指出，谢谢！
当类屮有指针成员吋，一般有两种方式来管理指针成员：一是采用值型的方 式管理，每个类对象都保留一份指针指向的对象的拷贝；另-•种更优雅的方式是 使用智能指针，从而实现指针指向的对象的共亨。
智能指针(smart pointer)的一种通用实现技术是使用引用计数(reference count) o智能指针类将一个计数器与类指向的对象相关联，引用计数跟踪该类有 多少个对象共享同一指针。
每次创建类的新对彖时，初始化指针并将引用计数置为1;为对彖作为另一 对象的副本而创建吋，拷贝构造函数拷贝指针并增加与之和应的引用计数；对一 个对象进行赋值吋，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；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)。
实现引用计数有两种经典策略：一是引入辅助类，二是使用句柄类。下而分 别介绍这些内容。
问题描述
假设有二个名为TestPtr的类，里面有一个指针成员，简化为如下代码： class TestPtr
{
public:
TestPtr(int *p): ptr(p) { } ^TestPtr( ) { delete ptr; } // other operations
private:
int *ptr;
// other data
};
在这种情况下，类TestPtr对象的任何拷贝、赋值操作都会使多个TestPtr对象 共亨相同的指针。但在一个对象发生析构时，指针指向的对象将被释放，从而可 能引起悬垂指针。
现在我们使用引用计数来解决这个问题，一个新的问题是引用计数放在哪里。 显然，不能放在TestPtr类屮，因为多个对象共亨指针吋无法同步更新引用计数。
方案一
这里给出的解决方案是，定义一个单独的具体类(RefPtr)来封装指针和相 应的引用计数。由于这个类只是用于对类TestPtr屮的成员指针ptr进行了封装, 无其它用途，所以把引用计数类RefPtr的所有成员均定义为private,并把类 TestPtr声明为它的友元类，使TestPtr类可以访问RefPtr类。示例代码如下:
class RefPtr
{
friend class TestPtr;
int *ptr;
size t count;
RefPtr (int *p) : ptr (p), count ⑴ {}
"RefPtr () {
delete ptr;
}
};
class TestPtr
{
public:
TestPtr (int *p) : ptr (new RefPtr(p))
{ }
TestPtr (const TestPtr& src):
ptr (src. ptr) {
++ptr->count;
}
TestPoperator二(const TestPtr& rhs) {