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1、C+侵入式智能指针的实现简介在现代C+编程中，智能指针给我们在资源管理上带来了很多好处，这里就不多说了。在工作中，我们常常会用智能指针来管理资源，其中最常用的就是引用计数类智能指针了 (shared_ptr)。资源共享型的智能指针有两种实现，一种是侵入式，一种是非侵入式。在教材里比较常见的是非侵入式的，它的实现完全放在智能指针模板里，模板类有一个用于 保存资源类对象的指针变量，和一个用于记录资源对象使用计数的指针变量，这两个东西是 所有的智能指针对象共享的，所以通过指针保存。而侵入式则不同，它的实现分散在智能指针模板和使用智能指针模板的类中：模板类只有一 个用于保存对象的指针变量，对象的计数放
2、在了资源类中。非侵入式智能指针，它的引用计数变量为了保证所有对象共享，需要用堆里的内存，所以需 要用new,这个都一样，不一样的是使用new的次数。侵入式智能指针的引用计数变量保存在对象里，因为对象是唯一的，所以引用计数也是唯一 的。相比非侵入式智能指针，它的好处是：1、一个资源对象无论被多少个侵入式智能指针包含，从始至终只有一个引用计数变量，不 需要在每一个使用智能指针对象的地方都new 一个计数对象，这样子效率比较高，使用内 存也比较少，也比较安全；2、因为引用计数存储在对象本身，所以在函数调用的时候可以直接传递资源对象地址，而 不用担心引用计数值丢失(非侵入式智能指针对象的拷贝，必须带着
3、智能指针模板，否则就 会出现对象引用计数丢失)。缺点是：I、资源类必须有引用计数变量，并且该变量的增减可以被侵入式智能指针模板基类操作， 这显得麻烦；return T return bool*/T* get() const(return _ptr;/*/operator bool() const* bricf 调用.* rcturn T* /T* operator-() const(if(Lptr)ihrowNullHandleExceptionO;)return _ptr;)/* brief 引用.* retum T&* /T& operator*。const(if(Lptr)(throwN
4、ullHandleExccption();)return *_ptr;)/* bricf是否有效.return _ptr ? true : false;* brief交换指针.* param other*/void swap(Shared_Ptr& other)(std:swap(_ptr, othcr._ptr);protected:/*/template inline voidShared_Ptr:throwNullHandleException() const throw Shared_PtrNull_Exception(shared_ptr null handle error); )/
5、* brief =判断.* param T* param U* brief抛出异常*/void throwNullHandleExceplion() const;public:T brief抛出异常.* param T* param file* param line,ptr;* param Ihs* param rhs * return bool*/templaleinline bool operator=(const Shared_Ptr& Ihs, const Shared_Ptr& rhs)T* 1 = lhs.get();U* r = rhs.gct(); if(l & r)retur
6、n *1 = *r: ) elsereturn !1 & !r;/* brief不等于判断.* param T* param U* param Ihs* param rhs * return bool*/tempiateinline bool operator!=(const Shared_Ptr& Ihs, const Shared_P(r& rhs)T* I = lhs.get();U* r = rhs.get(); if(l & r)return *1 != *r; elsereturn 11| r;* bricf小于判断，用于放在map等容器中.* param T* param U*
7、param Ihs* param rhs* rcturn bool*/templateinline bool operator(consl Shared_Plr& Ihs, const Shared_Plr& rhs) |T* 1 = lhs.get();U* r = rhs.get();if(l & r)return *1 *r;Ielse(return !1 & r;)使用示例class Test: public HandlcBase(n.Shared_Ptr myTes(Class = new Test();2、如果该类并不想使用智能指针，它还是会带着引用计数变量。另外，智能指针有一个无
8、法避免的问题，就是循环引用。侵入式智能指针实现两个要点：1 .将引用计数变量从资源类中抽离出来，封装成一个基类，该基类包含了引用计数变量。如 果一个类想使用智能指针，则只需要继承自该基类即可；2 .引用计数的基类，设计成模板类，接受引用计数类型作为参数，比如使用int类型或者原 子计数类型作为引用计数变量。默认情况下应该使用原子计数类型作为引用计数变量。3 .引用计数基类的构造函数、拷贝构造函数、析构函数应为protected,即该类只能通过继承 关系被使用。4 .拷贝构造函数并不拷贝引用计数基类的数据成员，而是重新将原子计数_alomic置为0 因为每个对象都有一个自己的引用计数，当发生对象
9、拷贝构造时，新的对象的计数应该置为 0,而不应该拷贝旧对象的计数。5 .赋值操作operator,比如A=B,同上面一样，只对资源类的成员进行拷贝，而不拷贝其 引用计数基类的数据成员。也就是说，将B的值赋给A, A的引用计数应该保持不变，而 不能将B的引用计数拷贝过来一一这是对象的拷贝，而不是智能指针的拷贝。首先实现引用计数基类（注：Atomic的实现这里就不给出了）：* brief智能指针基类.* 所有需要智能指针支持的类都需要从该对象继承，* 内部采用引用计数Atomic实现，对象可以放在容器中:* /templateclass HandleBaseT（public:/*原子计数类型*/
10、typedef T atomic_type;* brief复制。引用计数不能被复制。* rcturn HandlcBasc&* /HandlcBaseT& opcrator=(const HandleBaseT&)(return *this;)/* brief增加计数* /void incRef() .atomic.inc_fasl(); /* brief减少计数，当计数=0时，且需要删除数据时，释放对象* /void decRef()(if(_a(omic.dec_and_test() & !_bNoDeleie)(_bNoDelete = true;delete this;)* brief
11、获取计数.* return int 计数值* /int getRef() const return _atoinic.get(); /* brief设置不自动释放.* param b 是否自动删除.true or false*/void setNoDelete(bool b) _bNoDelete = b; protected:brief构造函数*/HandleBaseT(): _atomic(0), _bNoDelete(false)/*brief拷贝构造，.atomic和_bNoDelete不能被拷贝，只能重置*/HandleBaseT(const HandleBaseT&): _atom
12、ic(0), _bNoDelete(false)/* brief 析构*/virtual -HandleBaseT() protected:/*计数*/atomic_type _atomic;/*是否自动删除*/bool_bNoDelete;/针对int类型计数变量的特化在类声明中定义的函数将自动inline,类外定义的函数需显式inlinetemplateoinline void HandleBaseT:incRef()+_atoniic;templateoinline void HandleBaseT:decRef()if(-_atomic = 0 & !_bNoDelete)_bNoDe
13、lete = true; delete this;templateoinline int HandlcBaseT:gctRef() const (return .atomic;/默认使用Atomic作为引用计数类型typedef HandleBaseT HandleBase;以上实现了计数基类，所有需要使用智能指针的对象必须继承自该类。智能指针模板类的实现需要关注的几个点：1 .初始化、赋值等操作需要考虑参数是原始指针、其他类型的智能指针初、用同一类型的智 能指针三种情况。2 .需要重载、=、！=几个操作(非成员函数)，左右操作数使用两个模板参数。3 .赋值操作需要检查自我赋值。* bricf
14、空指针异常*/struct Shared_PtrNu 1 LException : public Exception (Shared_PtrNull_Exception(const string & buffer): Exception(buffer);Shared_PtrNull_Exception() throw();；/通过它定义智能指针，该智能指针通过引用计数实现， *可以放在容器中传递. * template T 必须继承于 HandleBase*/* brief智能指针模板类.*可以放在容器中，且线程安全的智能指针. *teinplateclass Shared_Ptr publi
15、c:/* 元素类型* /typedef T element_type;/* brief用原生指针初始化，计数+1. * param p* /Shared_Ptr(T* p = 0) (-Ptr = p；if(_ptr) _ptr-incRcf();* brief用其他智能指针r的原生指针初始化，计数+1. * param Y* param r*/templateSharcd_Ptr(const Sharcd_Ptr& r) (_ptr = r._ptr;if(,ptr) (_ptr-incRef();) )/* brief拷贝构造,计数+1.* param r* /Shared_Ptr(con
16、sl Shared_P(r& r) (_plr = r._ptr;if(,ptr)(_ptr-incRcf();* brief 析构* /-Sharcd_Ptr()if(,ptr)_ptr-decRef();)I/* bricf赋值，普通指针.* param p* return Shared_P(r&* /Shared_Ptr& operator=(T* p) (if(_ptr != p)if(p)| p-incRef();)T* ptr = _ptr;_ptr = p:if(plr)ptr-decRef();return *this;* brief赋值,其他类型智能指针.* param Y*
17、 param r* rcturn Shared_Ptr&*/templateShared_Ptr& operator=(const Shared_Ptr& r) (if(_ptr != r._ptr)(if(r._ptr)r._ptr-incRef();T* ptr = _ptr;_ptr - r _ptr;if(ptr)( ptr-decRef();)return *this;)木* brief赋值，该类型其他执政指针.* param r* return Shared_Ptr&* /Shared_Ptr& operator=(const Shared_Ptr& r)if(_ptr != r.
18、_ptr)if(r._ptr)(r._ptr-incRcf();T brief将其他原生类型的指针转换成当前类型的智能指针. * param Y* param p* return Shared_Ptr*/templatestatic Shared_Ptr dynamicCast(Y* p)(return Sharcd_Ptr(dynamic_cast(p); ptr = _ptr;_ptr = r._ptr;if(ptr)( ptr-decRef();)return *this;* brief将其他类型的智能指针换成当前类型的智能指针.* param Y* param r* return Shared_Ptr* /tcmplatcstatic Shared_Ptr dynamicCast(const Shared_Ptr& r) (return Shared_P(r(dynamic_cast(r._plr);)