设计模式C++实现（8）——代理模式

[DP]上的定义：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。有四种常用的情况：（1）远程代理，（2）虚代理，（3）保护代理，（4）智能引用。本文主要介绍虚代理和智能引用两种情况。

       考虑一个可以在文档中嵌入图形对象的文档编辑器。有些图形对象的创建开销很大。但是打开文档必须很迅速，因此我们在打开文档时应避免一次性创建所有开销很大的对象。这里就可以运用代理模式，在打开文档时，并不打开图形对象，而是打开图形对象的代理以替代真实的图形。待到真正需要打开图形时，仍由代理负责打开。这是[DP]一书上的给的例子。下面给出代理模式的UML图。

       简单实现如下：

 class Image
 {
 public:
     Image(string name): m_imageName(name) {}
     virtual ~Image() {}
     virtual void Show() {}
 protected:
     string m_imageName;
 };
 class BigImage: public Image
 {
 public:
     BigImage(string name):Image(name) {}
     ~BigImage() {}
     void Show() { cout<<"Show big image : "<<m_imageName<<endl; }
 };
 class BigImageProxy: public Image
 {
 private:
     BigImage *m_bigImage;
 public:
     BigImageProxy(string name):Image(name),m_bigImage(0) {}
     ~BigImageProxy() { delete m_bigImage; }
     void Show()
     {
         if(m_bigImage == NULL)
             m_bigImage = new BigImage(m_imageName);
         m_bigImage->Show();
     }
 };

         客户调用：

 int main()
 {
     Image *image = new BigImageProxy("proxy.jpg"); //代理
     image->Show(); //需要时由代理负责打开
     delete image;
     return 0;
 }

         在这个例子属于虚代理的情况，下面给两个智能引用的例子。一个是C++中的auto_ptr，另一个是smart_ptr。自己实现了一下。先给出auto_ptr的代码实现：

 template<class T>
 class auto_ptr {
 public:
     explicit auto_ptr(T *p = 0): pointee(p) {}
     auto_ptr(auto_ptr<T>& rhs): pointee(rhs.release()) {}
     ~auto_ptr() { delete pointee; }
     auto_ptr<T>& operator=(auto_ptr<T>& rhs)
     {
         if (this != &rhs) reset(rhs.release());
         return *this;
     }
     T& operator*() const { return *pointee; }
     T* operator->() const { return pointee; }
     T* get() const { return pointee; }
     T* release()
     {
         T *oldPointee = pointee;
         pointee = 0;
         return oldPointee;
     }
     void reset(T *p = 0)
     {
         if (pointee != p) {
                delete pointee;
                pointee = p;
             }
         }
 private:
     T *pointee;
 };

        阅读上面的代码，我们可以发现 auto_ptr 类就是一个代理，客户只需操作auto_prt的对象，而不需要与被代理的指针pointee打交道。auto_ptr 的好处在于为动态分配的对象提供异常安全。因为它用一个对象存储需要被自动释放的资源，然后依靠对象的析构函数来释放资源。这样客户就不需要关注资源的释放，由auto_ptr 对象自动完成。实现中的一个关键就是重载了解引用操作符和箭头操作符，从而使得auto_ptr的使用与真实指针类似。

       我们知道C++中没有垃圾回收机制，可以通过智能指针来弥补，下面给出智能指针的一种实现，采用了引用计数的策略。

 template <typename T>
 class smart_ptr
 {
 public:
     smart_ptr(T *p = 0): pointee(p), count(new size_t(1)) { }  //初始的计数值为1
     smart_ptr(const smart_ptr &rhs): pointee(rhs.pointee), count(rhs.count) { ++*count; } //拷贝构造函数，计数加1
     ~smart_ptr() { decr_count(); }              //析构，计数减1，减到0时进行垃圾回收，即释放空间
     smart_ptr& operator= (const smart_ptr& rhs) //重载赋值操作符
     {
         //给自身赋值也对，因为如果自身赋值，计数器先减1，再加1，并未发生改变
         ++*count;
         decr_count();
         pointee = rhs.pointee;
         count = rhs.count;
         return *this;
     }
     //重载箭头操作符和解引用操作符，未提供指针的检查
     T *operator->() { return pointee; }
     const T *operator->() const { return pointee; }
     T &operator*() { return *pointee; }
     const T &operator*() const { return *pointee; }
     size_t get_refcount() { return *count; } //获得引用计数器值
 private:
     T *pointee;       //实际指针，被代理
     size_t *count;    //引用计数器
     void decr_count() //计数器减1
     {
         if(--*count == 0)
         {
             delete pointee;
             delete count;
         }
     }
 };

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