智能指针的原理与设计


智能指针：实际指行为类似于指针的类对象 ，它的一种通用实现方法是采用引用计数的方法。下面我们来看看智能指针实现的原理和方法：

1.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；

2.每次创建类的新对象时，初始化指针并将引用计数置为1；

3.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；

4.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；这是因为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；

5.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

//基础对象类，要做一个对Point类的智能指针
class Point
{
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;
};

//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
class RefPtr
{
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
};

//智能指针类
class SmartPtr
{
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
};