C++智能指针管理类
1.程序员明确的进行内存释放
对于c++程序员,最头脑的莫过于对动态分配的内存进行管理了。c++在堆上分配的内存,需要程序员负责对分配的内存进行释放。但有时内存的释放看起来并不件很轻松的事,如下程序
void func() { int *p = new int(0); if(一些判断) { return; } p = new int(1); delete p; }
这个函数没有任何意义,只为说明问题。func函数至少有三处问题。1.一旦if的判断条件成立,就会立马执行返回语句。此时p所指向的内存将无法释放(这个新手一般都会犯的错误)。2. p = new int(1);语句,没有将原来分配在堆上的内存释放,造成原来那块内存永远不可能释放直到程序结束。3.这个问题并不是那么明显,假设func()函数的代码很长。
void func() { int *p = new int(0); ... delete p; }
在int *p = new int(0)和delete p之间有大量代码,而这中间的代码可能有代码已经执行过delete p,并且没有把p置0。此时p为悬挂指针。后面再执行delete p就会造成运行时错误。
2.一个类似于boost shared_ptr的智能指针管理类
下面是参照c++ primer及effective c++自己写的一个智能指针管理类。使用SmartPtr,就不再需要关心内存的释放问题了。
#ifndef SMARTPTR_INCLUDE_H #define SMARTPTR_INCLUDE_H #include <iostream> using namespace std; namespace commutil { template<typename T> class SmartPtr { public: SmartPtr(T *p = 0); SmartPtr(const SmartPtr &); SmartPtr &operator=(const SmartPtr &); ~SmartPtr(); T &operator *(); T *operator ->(); private: void decreaseRef(); T *m_p; int *m_useCnt; }; template<typename T> SmartPtr<T>::SmartPtr(T *p=0):m_p(p) { //调用此构造函数时,默认引用数为1 m_useCnt = new int(1); } template<typename T> SmartPtr<T>::SmartPtr(const SmartPtr &rhs) { //使用复制构造函数,创建新的对象,引用数加1 this->m_p = rhs.m_p; this->m_useCnt = rhs.m_useCnt; (*m_useCnt)++; } template<typename T> SmartPtr<T>::~SmartPtr() { decreaseRef(); } template<typename T> void SmartPtr<T>::decreaseRef() { if(--(*m_useCnt)==0) {//当引用数为0时,释放heap内存 delete m_useCnt; delete m_p; } } template<typename T> T &SmartPtr<T>::operator *() { //重载解引用符 return *m_p; } template<typename T> T *SmartPtr<T>::operator ->() { //重载 ->运算符,返回真实的对象指针 return m_p; } template<typename T> SmartPtr<T> &SmartPtr<T>::operator=(const SmartPtr &anotherPtr) { if(this==&anotherPtr) {//防止自赋值 return *this; } //使用赋值运算符,原来所指对象的引用数减1。 decreaseRef(); m_p = anotherPtr.m_p; m_useCnt = anotherPtr.m_useCnt; ++*m_useCnt;//指向新的对象,所指对象引用数加1 return *this; } } #endif
3.使用SmartPtr的案例分析
3.1第一个SmartPtr的实例
void func()
{
SmartPtr<int> autoPtr(new int(1));
}
在func中,定义了SmartPtr的一个对象autoPtr,并用new int(1)在堆上分配一块内存,将分配的内存首地址传给SmartPtr的构造函数。此时autoPtr的m_useCnt的值为1。当func执行完成时,autoPtr对象超出其作用域,调用autoPtr的析构函数。在析构函数中调用私有的decreaseRef()函数,在decreaseRef()中将autoPtr的m_useCnt所内存值减1;此时m_useCnt所指内存值为0,执行delete
m_useCnt;delete m_p;。至此在创建autoPtr对象时动态分配的内存被释放。
3.2带有return语句的SmartPtr
void func() { SmartPtr<int> autoPtr(new int(1)); if(判断条件) { return; } }
func()函数中的if判断条件成立时,执行return;语句后,autoPtr超出其作用范围,内存释放。分析见3.1
3.3 SmartPtr对象管理新的SmartPtr对象
SmartPtr<int> autoPtr1(new int(0)); SmartPtr<int> autoPtr2(new int(1)); autoPtr1 = autoPtr2;
执行autoPtr1 = autoPtr2,由于SmartPtr类重载了赋值运算符。实际执行的是SmartPtr的operator=()函数,在上面这个赋值语句中,先autoPtr1的m_useCnt所指内存值减1。此时m_useCnt所指内存值变为0,执行m_p所指内存释放。使用SmartPtr解决了1中所提的第二个问题。并且所有内存管理与释放工作都由SmartPtr进行,程序员不需要再关心什么时候进行内存释放。
3.4SmartPtr共享对象资源
与auto_ptr不同,SmartPtr使用引用计数机制保证多个SmartPtr对象可以管理同一个对象资源
void func() { SmartPtr<int> autoPtr1(new int(0)); SmartPtr<int> autoPtr2(autoPtr1); }
执行SmartPtr autoPtr2(autoPtr1)调用SmartPtr的拷贝构造函数,在拷贝构造函数中将autoPtr2的m_useCnt及m_p分别指向autoPtr1所指向的内存,再将m_useCnt的引用数加1。func()函数结束时,两次调用SmartPtr的析构函数,两次析构函数后引用数为0,删除m_useCnt,m_p所指内存。
3.5SmartPtr访问类成员函数
class A { public: void print() { cout<<"A"<<endl; } }; void func() { A *obj = new A(); obj->print(); delete obj; }
SmartPtr重载了->运算符,可以将SmartPtr对象像指针一样访问成员函数。
void func() { SmartPtr<A> autoPtr(new A()); autoPtr->print(); }
4.小结
SmartPtr类实现了内存对象”自管理”,使用SmartPtr程序员不再需要关心动态内存的释放问题。与shared_ptr不同,SmartPtr类只能管理指针类型的资源,并且SmartPtr不支持自定义的资源释放函数。
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