[CareerCup] 13.8 Smart Pointer 智慧指標

Grandyang發表於2015-11-02
指標

 

13.8 Write a smart pointer class. A smart pointer is a data type, usually implemented with templates, that simulates a pointer while also providing automatic garbage collection. It automatically counts the number of references to a SmartPointer<T*> object and frees the object of type T when the reference count hits zero.

 

這道題讓我們實現智慧指標，所謂智慧指標，就是除了具有普通指標的功能外，還能通過自動記憶體管理來提供安全性。它能避免一系列問題，如迷路指標，記憶體洩露，分配失敗等錯誤。智慧指標必須維護一個引用計數變數來統計給定物件的所有引用。實現過程主要有如下幾個部分：

- 建構函式(通過引用物件構造)

- 拷貝建構函式(通過另一個智慧指標物件構造)

- 等號過載函式

- 解構函式

- 移除引用函式

對於通過引用物件來構造的建構函式，我們需要將ref指標指向物件，然後申請一個空間給計數器，並賦值為1.

對於拷貝建構函式，我們除了要把引數中智慧指標物件中的物件指標和計數器賦值過來，計數器還要自增1，因為又多了一個物件的引用。

對於等號過載函式，我們首先判斷等號左右兩邊的智慧指標是否為同一個指標，是的話直接返回this指標即可。由於我們要覆蓋等號左邊的智慧指標，所以當其本身指著一個物件時，我們要呼叫移除引用函式，然後再賦上新的引用函式，賦值過程和上面的拷貝建構函式類似。

對於解構函式，直接呼叫移除引用函式即可。

對於移除引用函式，我們首先將計數器自減1，如果此時計數器為0了，我們要釋放物件指標和計數的記憶體，並將指標設為空指標。

參見程式碼如下：

 

template <class T> 
class SmartPointer {
public:
    SmartPointer(T *ptr) {
        ref = ptr;
        ref_count = (unsigned*)malloc(sizeof(unsigned));
        *ref_count = 1;
    }
    SmartPointer(SmartPointer<T> &sptr) {
        ref = sptr.ref;
        ref_count = sptr.ref_count;
        ++(*ref_count);
    }
    SmartPointer<T>& operator = (SmartPointer<T> &sptr) {
        if (this == &sptr) return *this;
        if (*ref_count > 0) remove();
        ref = sptr.ref;
        ref_count = sptr.ref_count;
        ++(*ref_count);
        return *this;
    }
    ~SmartPointer() {
        remove();
    }
    T getValue() {
        return *ref;
    }
    
protected:
    T *ref;
    unsigned *ref_count;
    void remove() {
        --(*ref_count);
        if (*ref_count == 0) {
            delete ref;
            free (ref_count);
            ref = nullptr;
            ref_count = nullptr;
        }
    }
};

 

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