【more effective c++读书笔记】【第5章】技术(4)——Smart Pointers（智能指针）

一、类似C++标准程序库提供的auto_ptr template的智能指针

//Smart.h
#ifndef SMART_H
#define SMART_H

template<typename T>
class SmartPtr{
public:
	SmartPtr(T* realPtr = 0); //构造函数
	~SmartPtr();//析构函数

	SmartPtr(SmartPtr& rhs); //拷贝构造函数
	SmartPtr& operator=(SmartPtr& rhs);//拷贝赋值运算符
	
	T* get() const; //获取原始指针
	T* operator->() const;//重载->运算符
	T& operator*() const;//重载*运算符
	bool operator!() const;//重载!运算符
	template<typename newType>
	operator SmartPtr<newType>();//隐式转换
private:
	T* pointer;
};
//构造函数
template<typename T>
SmartPtr<T>::SmartPtr(T* realPtr = 0) :pointer(realPtr){}
//析构函数
template<typename T>
SmartPtr<T>::~SmartPtr(){
	delete pointer;
}
//拷贝构造函数
template<typename T>
SmartPtr<T>::SmartPtr(SmartPtr<T>& rhs){
	pointer = rhs.pointer;//将*pointer的拥有权转移至*this，rhs不再拥有任何东西
	rhs.pointer = 0;
}
//拷贝赋值运算符
template<typename T>
SmartPtr<T>& SmartPtr<T>::operator=(SmartPtr<T>& rhs){
	if (this == &rhs)////自赋值情况
		return *this;
	delete pointer;//删除目前拥有物
	pointer = rhs.pointer;//将*pointer的拥有权转移至*this，rhs不再拥有任何东西
	rhs.pointer = 0;
	return *this;
}
//获取原始指针
template<typename T>
T* SmartPtr<T>::get() const{
	return pointer;
}
//重载->运算符
template<typename T>
T* SmartPtr<T>::operator->() const{
	return pointer;
}
//重载*运算符
template<typename T>
T& SmartPtr<T>::operator*() const{
	return *pointer;
}
//重载!运算符
template<typename T>
bool SmartPtr<T>::operator!() const{
	if (pointer == nullptr)
		return true;
	return false;
}
//隐式转换
template<typename T>
template<typename newType>
SmartPtr<T>::operator SmartPtr<newType>(){
	return SmartPtr<newType>(pointer);
}

#endif
//Tmb.h
#ifndef TMB_H
#define TMB_H

#include<iostream>
class Top{
public:
	Top(int i = 0){ iTop = i; }
	void printT(){ std::cout << iTop << std::endl; }
private:
	int iTop;
};
class Middle :public Top{
public:
	Middle(int i = 0) :Top(i){}
	void printM(){ printT(); }
};
class Bottom :public Middle{
public:
	Bottom(int i = 0) :Middle(i){}
	void printB(){ printM(); }
private:
	int iTop;
};

#endif
//main.cpp
#include"Smart.h"
#include"Tmb.h"
#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
	Top* p1 = new Top(1);
	SmartPtr<Top> sp1(p1);
	SmartPtr<Top> sp2(sp1);//sp1不指向任何对象
	sp2->printT();

	SmartPtr<Top> sp3;
	sp3 = sp2; //拷贝赋值，sp2不指向任何对象
	(*sp3).printT();

	//sp2->printT();//出错

	system("pause");
	return 0;
}

二、运用引用计数的智能指针

//Smart.h
#ifndef SMART_H
#define SMART_H

template<typename T>
class SmartPtr;//需要前置声明 ,编译器将友元声明当作类的声明   
//辅助类
template<typename T>
class RefPtr{ 
private://成员访问权限全为private，不想让用户直接使用该类  
	friend class SmartPtr<T>;//定义智能指针类为友元，可以让智能指针类直接操纵辅助类 

	int refCount;
	T* pointer;
	RefPtr(T* ptr) :pointer(ptr), refCount(1){}
	~RefPtr(){ delete pointer; }
};
//智能指针类
template<typename T>
class SmartPtr{
public:
	SmartPtr(T* realPtr); //构造函数
	~SmartPtr();//析构函数

	SmartPtr(const SmartPtr& rhs); //拷贝构造函数
	SmartPtr& operator=(const SmartPtr&);//拷贝赋值运算符

	T* get() const; //获取原始指针
	T* operator->() const;//重载->运算符
	T& operator*() const;//重载*运算符
	bool operator!() const;//重载!运算符
	template<typename newType>
	operator SmartPtr<newType>();//隐式转换
	int getRefCount();//获取引用计数
private:
	RefPtr<T>* rp;//辅助类对象指针  
};
//构造函数
template<typename T>
SmartPtr<T>::SmartPtr(T* realPtr) :rp(new RefPtr<T>(realPtr)){}
//析构函数
template<typename T>
SmartPtr<T>::~SmartPtr(){
	if (--rp->refCount==0)//操作数引用次数减1，如果为0，说明没有对象被引用，删除
		delete rp;
}
//拷贝构造函数
template<typename T>
SmartPtr<T>::SmartPtr(const SmartPtr<T>& rhs):rp(rhs.rp){
	++rp->refCount;//左操作数引用次数加1
}
//拷贝赋值运算符
template<typename T>
SmartPtr<T>& SmartPtr<T>::operator=(const SmartPtr<T>& rhs){
	if (this == &rhs) //自赋值情况
		return *this;
	++rhs.rp->refCount;//右操作数引用次数加1
	if (--rp->refCount == 0)//左操作数引用次数减1，如果为0，说明没有对象被引用，删除
		delete rp;
	rp = rhs.rp;
	return *this;
}
//获取原始指针
template<typename T>
T* SmartPtr<T>::get() const{
	return rp->pointer;
}
//重载->运算符
template<typename T>
T* SmartPtr<T>::operator->() const{
	return rp->pointer;
}
//重载*运算符
template<typename T>
T& SmartPtr<T>::operator*() const{
	return *(rp->pointer);
}
//重载!运算符
template<typename T>
bool SmartPtr<T>::operator!() const{
	if (rp->pointer == nullptr)
		return true;
	return false;
}
//隐式转换
template<typename T>
template<typename newType>
SmartPtr<T>::operator SmartPtr<newType>(){
	return SmartPtr<newType>(rp->pointer);
}
template<typename T>
int SmartPtr<T>::getRefCount(){
	return rp->refCount;
}
#endif
//Tmb.h
#ifndef TMB_H
#define TMB_H

#include<iostream>
class Top{
public:
	Top(int i = 0){ iTop = i; }
	void printT(){ std::cout << iTop << std::endl; }
private:
	int iTop;
};
class Middle :public Top{
public:
	Middle(int i = 0) :Top(i){}
	void printM(){ printT(); }
};
class Bottom :public Middle{
public:
	Bottom(int i = 0) :Middle(i){}
	void printB(){ printM(); }
private:
	int iTop;
};

#endif
//main.cpp
#include"Smart.h"
#include"Tmb.h"
#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
	Top* p1 = new Top(1);
	SmartPtr<Top> sp1(p1);
	cout << "此时sp1的引用计数为：" << sp1.getRefCount() << endl;// 1
	SmartPtr<Top> sp2(sp1);//sp1,sp2的rp指向同一个对象  
	cout << "此时sp1的引用计数为：" << sp1.getRefCount() << endl;// 2  
	cout << "此时sp2的引用计数为：" << sp2.getRefCount() << endl;// 2

	cout << "---------------------------------------" << endl;
	Top* p2 = new Top(2);
	SmartPtr<Top> sp3(p2);
	cout << "此时sp1的引用计数为：" << sp1.getRefCount() << endl;//2  
	cout << "此时sp2的引用计数为：" << sp2.getRefCount() << endl;//2  
	cout << "此时sp3的引用计数为：" << sp3.getRefCount() << endl;//1  

	cout << "---------------------------------------" << endl;
	sp3 = sp1;//首先sp1的引用计数加1，因为多了一个sp3指向它的对象，所以sp1的引用计数此时为3
	//而sp3引用计数此时减1，变成了0，此时 p2这个内存没有人占用，所以此时释放，这个时候调用析构函数删除p2   
	cout << "此时sp1的引用计数为：" << sp1.getRefCount() << endl;// 3
	cout << "此时sp2的引用计数为：" << sp2.getRefCount() << endl;// 3
	cout << "此时sp3的引用计数为：" << sp3.getRefCount() << endl;// 3

	sp1->printT(); 
	(*sp1).printT();

	system("pause");
	return 0;
}