智能指针_通用工具_STL

C++ STL提供的auto_ptr是一种智能型指针（smart pointer），帮助程序员防止“被异常抛出时发生资源泄露”。一下就auto_ptr的设计动机、auto_ptr的拥有权转移和auto_ptr的运用方面进行阐述。

一，auto_ptr的设计动机

1，获取一些资源。

2，执行一些动作。

3，释放所获取的资源

一个典型的例子是使用new和delete来产生和摧毁对象：

void f()
{
ClassA* ptr=new ClassA;
...
delete ptr;
}

然而经常会忘掉delete动作，特别是当函数中存在return时更是如此。更隐晦的是当异常发生时，函数将立刻退离而调用不到尾端的delete语句。如：

void f()
{
ClassA* ptr=new ClassA;
try{
....}
catch(...){
delete ptr;
throw;
}
delete ptr;
}

auto_ptr是这样一种指针：它是“它所指向对象”的拥有者（owner）。所以当身为对象拥有者的auto_ptr被摧毁时，该对象也将被摧毁。auto_ptr要求一个对象智能有一个拥有者，严禁一物二主。

下面是上例改写后的版本：

//header file for auto_ptr
#include <memory>

void f()
{
//create and initialize an auto_ptr
std::auto_ptr<ClassA> ptr(new ClassA);
...     //perform some operations
}

不再需要catch,也不再需要delete了。

二，auto_ptr拥有权(ownership)的转移

auto_ptr的copy构造函数和assignment操作符将对象拥有权交出去。如：

//initialize an auto_ptr with a new object
std::auto_ptr<ClassA> ptr1(new ClassA);

//copy the auto_ptr
//-transfers ownership from ptr1 to ptr2
std::auto_ptr<ClassA> ptr2(ptr1);

std::auto_ptr<ClassA> ptr1(new ClassA);
std::auto_ptr<ClassA> ptr2;
ptr2=ptr1;  //assign the auto_ptr transfers ownership from ptr1 to ptr2

三， auto_ptr的缺陷
看例子：

//this is a bad example
template <class T>
void bad_print(std::auto_ptr<T> p)  //p gets the ownership of passed argument
{
//does p own an object?
if(p.get()==NULL){
std::cout<<"NULL";
}
else{
std::cout<<*p;
}
}  //Oops, existing deletes the objects to witch p regers

只要有一个auto_ptr被当做参数，放进这个bad_ptr() 函数，它所拥有的对象(如果有的话)就一定会被删除。因为作为参数的auto_ptr会将拥有权转交给参数p，而当函数退出时，会删除p所拥有的对象。这恐怕不是程序员所希望的，最终会引起致命的执行期错误：

std::auto_ptr<int> p(new int);
*p=42;    //change value to which p refers
bad_print(p);   //Oops,deletes the memory to which p refers
*p=18;    //runtime error

考虑到auto_ptr 的概念，我们可以用constant reference，向函数传递拥有权。事实上，constant reference 无法交出拥有权，无法变更constant reference的拥有权。

const std::auto_ptr<int> p(new int);
*p=42;   //change value to which p regers
bad_print(p);   //compile-time error
*p=18;    //Ok

这一方案使得auto_ptr变得安全些。很多接口在需要内部拷贝时，都通过constant reference 获得原值。事实上，C++ STL的所有容器都如此，大致像这样：

template <class T>
void container::insert(const T& value)
{
.....
x=value;
.....
}

其实，在这里关键字const 并非意味着你不能更改auto_ptr所拥有的对象，而是说明你不能更改auto_ptr的拥有者。例如：

std:auto_ptr<int> f(){    const std::auto_ptr<int> p(new int);  //no ownership transfer possible    std::auto_ptr<int> q(new int);        //ownership transfer possible        *p=42;    //OK, change value to which p refers    bad_print(p);   //compile time error    *p=*q;      //OK, change value to which p refers    p=q;   //compile time error    return p;}

如果使用const auto_ptr作为参数，对新对象的任何赋值都将导致编译器错误。就常数特性而言，const auto_ptr比较类似常数指针(T* const p),而非指向常数的指针(const T* p)---------尽管其语法上看上去比较向后者。

参考：The C++ Standard Library (A Tutorial and Reference)