一个C++中智能指针的设计

一个C++中智能指针的设计

在C++中，智能指针是存储一些动态分配对象或者资源的类，主要用于控制资源或者动态对象的使用生存期，设计的目的如下：

1. 保证能够正确的分配和销毁动态对象或者资源，以防止内存泄露等问题。
2. 跟踪对象或者资源的使用情况。

智能指针的实现一般都是使用引用计数，将一个计数器与使用的指针相关联起来，此时引用计数器跟踪该所属类有外部多少共享。因此在实现的时候，就有两个根本的部分

1. 计数表示。用于实现对动态对象或者资源使用的计数。
2. 指针表示。用于将动态对象或者资源的指针使用间接表现。

根据智能指针主要是上面两大部分，智能指针可以称为“智能计数指针”，智能主要是计数的意思，当然计数的用途就因应用而不同了，或者只是为了跟踪，或者是为了资源管理，或者是为了防止多次释放等等。

一，智能指针实现

下面的模板类，用于实现对指针的封装，其实现的功能如下：

1. 指针构造。根据需要被封装的动态对象或者资源的指针，构造智能指针，一般在构造时，会将资源的计数加1；
2. 指针运算符重载。下面重载了*，=，->等运算符。
3. 指针数据。一个指向模板类型的指针，T* ptr_

1. template <class T> 
2. class scoped_refptr { 
3.  public: 
4.   scoped_refptr() : ptr_(NULL) { 
5.   } 
6.  
7.   scoped_refptr(T* p) : ptr_(p) { 
8.     if (ptr_) 
9.       ptr_->AddRef(); 
10.   } 
11.  
12.   scoped_refptr(const scoped_refptr<T>& r) : ptr_(r.ptr_) { 
13.     if (ptr_) 
14.       ptr_->AddRef(); 
15.   } 
16.  
17.   template <typename U> 
18.   scoped_refptr(const scoped_refptr<U>& r) : ptr_(r.get()) { 
19.     if (ptr_) 
20.       ptr_->AddRef(); 
21.   } 
22.  
23.   ~scoped_refptr() { 
24.     if (ptr_) 
25.       ptr_->Release(); 
26.   } 
27.  
28.   T* get() const { return ptr_; } 
29.   operator T*() const { return ptr_; } 
30.   T* operator->() const { return ptr_; } 
31.  
32.   T* release() { 
33.     T* retVal = ptr_; 
34.     ptr_ = NULL; 
35.     return retVal; 
36.   } 
37.  
38.   scoped_refptr<T>& operator=(T* p) { 
39.     // AddRef first so that self assignment should work  
40.     if (p) 
41.       p->AddRef(); 
42.     if (ptr_ ) 
43.       ptr_ ->Release(); 
44.     ptr_ = p; 
45.     return *this; 
46.   } 
47.  
48.   scoped_refptr<T>& operator=(const scoped_refptr<T>& r) { 
49.     return *this = r.ptr_; 
50.   } 
51.  
52.   template <typename U> 
53.   scoped_refptr<T>& operator=(const scoped_refptr<U>& r) { 
54.     return *this = r.get(); 
55.   } 
56.  
57.   void swap(T** pp) { 
58.     T* p = ptr_; 
59.     ptr_ = *pp; 
60.     *pp = p; 
61.   } 
62.  
63.   void swap(scoped_refptr<T>& r) { 
64.     swap(&r.ptr_); 
65.   } 
66.  
67.  protected: 
68.   T* ptr_; 
69. }; 

有了这个类之后，我们可以定义一个指针，如针对class window的智能指针

scoped_refptr<window> win; 

此时，上面的模板就会包含一个window *ptr_的指针，从上面可以看出，为了能够正常工作，这类型的指针都必须要实现AddRef和Release方法，这应该不会是要求在class window中实现的吧？那也不太不符合封装的正常逻辑了。答案是：当然不会在class window中实现，这两个方法主要是针对计数的方法，专门针对class window封装一个计数器类，下面的计数器封装。