C++面试题——智能指针的原理和实现

     1，你知道智能指针吗？智能指针的原理。

     2，常用的智能指针。
     3，智能指针的实现。

　　1答案：智能指针是一个类，这个类的构造函数中传入一个普通指针，析构函数中释放传入的指针。智能指针的类都是栈上的对象，所以当函数（或程序）结束时会自动被释放，

     2， 最常用的智能指针： 

              1）std::auto_ptr，有很多问题。 不支持复制（拷贝构造函数）和赋值（operator =），但复制或赋值的时候不会提示出错。因为不能被复制，所以不能被放入容器中。

              2) C++11引入的unique_ptr， 也不支持复制和赋值，但比auto_ptr好，直接赋值会编译出错。实在想赋值的话，需要使用：std::move。

               例如：

                    std::unique_ptr p1(new int(5));
                    std::unique_ptr p2 = p1; // 编译会出错
                    std::unique_ptr p3 = std::move(p1); // 转移所有权, 现在那块内存归p3所有, p1成为无效的指针.

              3) C++11或boost的shared_ptr，基于引用计数的智能指针。可随意赋值，直到内存的引用计数为0的时候这个内存会被释放。

              4）C++11或boost的weak_ptr，弱引用。 引用计数有一个问题就是互相引用形成环，这样两个指针指向的内存都无法释放。需要手动打破循环引用或使用weak_ptr。顾名思义，weak_ptr是一个弱引用，只引用，不计数。如果一块内存被shared_ptr和weak_ptr同时引用，当所有shared_ptr析构了之后，不管还有没有weak_ptr引用该内存，内存也会被释放。所以weak_ptr不保证它指向的内存一定是有效的，在使用之前需要检查weak_ptr是否为空指针。

     3， 智能指针的实现

      下面是一个基于引用计数的智能指针的实现，需要实现构造，析构，拷贝构造，=操作符重载，重载*-和>操作符。

 template <typename T>
 class SmartPointer {
 public:
     //构造函数
     SmartPointer(T* p=0): _ptr(p), _reference_count(new size_t){
         if(p)
             *_reference_count = 1;
         else
             *_reference_count = 0;
     }
     //拷贝构造函数
     SmartPointer(const SmartPointer& src) {
         if(this!=&src) {
             _ptr = src._ptr;
             _reference_count = src._reference_count;
             (*_reference_count)++;
         }
     }
     //重载赋值操作符
     SmartPointer& operator=(const SmartPointer& src) {
         if(_ptr==src._ptr) {
             return *this;
         }
         releaseCount();
         _ptr = src._ptr;
         _reference_count = src._reference_count;
         (*_reference_count)++;
         return *this;
     }

     //重载操作符
     T& operator*() {
         if(ptr) {
             return *_ptr;
         }
         //throw exception
     }
     //重载操作符
     T* operator->() {
         if(ptr) {
             return _ptr;
         }
         //throw exception
     }
     //析构函数
     ~SmartPointer() {
         if (--(*_reference_count) == 0) {
             delete _ptr;
             delete _reference_count;
         }
     }
 private:
     T *_ptr;
         size_t *_reference_count;
         void releaseCount() {
         if(_ptr) {
             (*_reference_count)--;
                 if((*_reference_count)==0) {
                     delete _ptr;
                     delete _reference_count;
                 }
         }
         }
 };

 int main()
 {
     SmartPointer<char> cp1(new char('a'));
     SmartPointer<char> cp2(cp1);
     SmartPointer<char> cp3;
     cp3 = cp2;
     cp3 = cp1;
     cp3 = cp3;
     SmartPointer<char> cp4(new char('b'));
     cp3 = cp4;
 }