C++面试题（四）——智能指针的原理和实现

C++面试题（四）——智能指针的原理和实现

tanglu2004

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C++面试题（一）、（二）和（三）都搞定的话，恭喜你来到这里，这基本就是c++面试题的最后一波了。

     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<int> p1(new int(5));
                    std::unique_ptr<int> p2 = p1; // 编译会出错
                    std::unique_ptr<int> 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;
}