cpp智能指针的简单实现
因为c++没有拉圾回收的机制,所以,c++程序经常出现各种内存泄漏,一般而言,指针的new和delete需要对应,不然就会出现很严重的问题。而智能指针就是帮助我们自动管理指针的一种方式,比较常用的就是利用引用计数的方式,实现,当变量出了作用域时自动删除,当还有其他变量持有指针时不会删除。
智能指针有很多实现方式,stl和boost库里都有实现,为了,便于理解和应用,我们来看看如何自己实现一个简单的智能指针。我这里要说的实现方式,是通过一个辅助类,来记录引用计数来操作的。
看了很多其他人写的关于智能指针的内容,都没有说明为什么要这么实现。要自己想清楚智能指针的实现,首要的就是要去理解c++的内存分配和管理的方式。
像很多c++书中说的那样,c++的内存存储主要分为两部分,栈和堆。我们声明的各种非指针的类型,比如int,char,类等都是分配在栈中的,这里面的内存是自动管理,我们不需要操心的,所以当这些内容超出了它的作用域时就会被自动回收。
- int* test1() {
- int x = 2;
- int *xp = &x;
- return xp;
- }
- void test2() {
- int *xp = test1();
- *xp = 3;
- }
像这样的调用是有问题的,xp的指针是指向x的内存地址的,当出了test1函数的作用域时x会被回收,再对这个地址操作就是有问题了。
在c++中,我们通过new和malloc方式得到的内存是分配在堆上的,这些内存如果我们不回收会一直存在那里,即使出了作用域也有,也就是如果new出的东西自己不去delete,系统也不会帮你回收,这样就会造成内存泄漏。所以通过new得到的内存我们需要自己去delete,同样malloc得到的内存需要自己去free。
于是结合这两种内存分配机制,我们就可以构造我们自己的智能指针了。我们需要使用指针时我们只需要用自己构造的指针类,用类来生成实例,这种instance是分配在栈上的,出了作用域就会被自动回收。而指针类有一个成员变量,它是指向智能指针实例的指针,也就是我们的辅助类,辅助类中记录了引用次数,看代码。
- #include <cstdio>
- #include <cstring>
- class SmartPtr {
- public:
- int count;
- int *p;
- SmartPtr(): count(1), p(new int()) {}
- ~SmartPtr() {
- printf("%d smart_ptr deleted\n", *p);
- delete p;
- }
- };
- class Ptr {
- public:
- SmartPtr *sp;
- Ptr(): sp(new SmartPtr()) {}
- Ptr(const Ptr& other): sp(other.sp) {
- sp->count++;
- }
- Ptr& operator=(const Ptr& other) {
- sp = other.sp;
- sp->count++;
- return *this;
- }
- ~Ptr() {
- if (--sp->count == 0)
- delete sp;
- }
- };
- Ptr test() {
- Ptr p1;
- *(p1.sp->p) = 8;
- Ptr p2;
- *(p2.sp->p) = 16;
- return p1;
- }
- int main() {
- Ptr p;
- *(p.sp->p) = 4;
- Ptr p2 = p;
- printf("%d %d\n", *(p2.sp->p), p.sp->count);
- Ptr p3 = test();
- printf("%d\n", *(p3.sp->p));
- return 0;
- }
需要指针时都是通过类生成实例的方式来使用,而不是直接只用指针,指针类Ptr中有指向辅助类的指针,这样Ptr的实例超出作用域时会被自动回收,而记录数据的辅助类因为是new出来的,所以会一直存在在那里,当有复制等行为时,引用计数相应增加,而Ptr被回收时引用计数也相应的减少,当引用计数为0的时候,就可以delete掉辅助类了。
代码和程序还是很清晰的,可以自己运行看看,感觉智能指针也是一种帮助理解c++内存管理的方式,当对一切原理都清楚的时候,注意不同的内存分配,写程序也会变得很轻松了。
建议继续学习:
- Linus:利用二级指针删除单向链表 (阅读:11443)
- C语言结构体里的成员数组和指针 (阅读:4975)
- 通过引用计数解决野指针的问题(C&C++) (阅读:3427)
- C 语言中统一的函数指针 (阅读:3049)
- 重构发现:指针操作问题 (阅读:2454)
- 空指针的解引用 (阅读:2202)
- 关于类成员函数指针的正确写法 (阅读:1959)
- 一起空指针引发的程序问题的排查过程 (阅读:2126)
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- 作者:isnowfy 来源: isnowfy
- 标签: 指针
- 发布时间:2013-06-17 23:45:27
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