C++智能指针的原理和实现

1.智能指针

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 
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 cp1(new char('a'));
    SmartPointer cp2(cp1);
    SmartPointer cp3;
    cp3 = cp2;
    cp3 = cp1;
    cp3 = cp3;
    SmartPointer cp4(new char('b'));
    cp3 = cp4;
}

转自：https://blog.csdn.net/worldwindjp/article/details/18843087