【C++】智能指针简述(二):auto_ptr
首先,我要声明auto_ptr是一个坑!auto_ptr是一个坑!auto_ptr是一个坑!重要的事情说三遍!!!
通过上文,我们知道智能指针通过对象管理指针,在构造对象时完成资源的分配及初始化,在析构对象时完成资源的清理及汕尾工作.
因此,可以得到一份简洁版的智能指针代码:
template<typename T>
class AutoPtr{
public:
//构造函数,完成资源的初始化与分配
AutoPtr(T * ptr = NULL)
:_ptr(ptr){}
//析构函数,完成资源的清理及汕尾工作
~AutoPtr(){
if(_ptr!=NULL){
delete _ptr;
_ptr = NULL;
}
}
private:
T *_ptr;
};
大致一看,没毛病!突然觉得自己无所不能,感觉自己就是传说中的编程天才!
可是,如果我想这样的话.....:
AutoPtr<int> ap1(new int(100)); AutoPtr<int> ap2(new int(200)); AutoPtr<int> ap3(ap1); AutoPtr<int> ap4(); ap4 = ap2;
ap1与ap3共同管理一块空间;ap2与ap4共同管理一块空间,看起来好像没什么问题.
但当程序跑起来,出了函数作用域之后....崩毁了!!?
......Why?
好在我经验丰富,见多识广,脑袋回路中很自然地想起了类似的情况:string类的浅拷贝....
因此,机智的我立刻发现了原因:由于没有定义拷贝构造函数与赋值运算符重载,那么在拷贝构造对象和给对象赋值时,系统会默认生成相应函数.
ap1与ap3共同管理一块空间,一旦出了函数作用域,ap3会调用析构函数,delete掉所指向的空间;
而当ap1调用析构函数时,此时ap1所指向的已经是一块非法内存(因为被ap3 delete过了),因此当ap1再次delete这块空间时,程序挂掉了!
简而言之:同样一块空间被delete了两次,所以最终程序挂掉了!
那么我就好奇了,auto_ptr如何应对拷贝与赋值的呢?
在百度了各种资料及阅读其源代码之后,发现auto_ptr是这么处理的:
//拷贝构造
AutoPtr(AutoPtr& ap){
//转移管理权
_ptr = ap._ptr;
ap._ptr = NULL;
}
//赋值运算符重载
AutoPtr &operator=(AutoPtr &ap){
if(ap._ptr != _ptr){
AutoPtr tmp(ap);
std::swap(_ptr,tmp._ptr);
}//由析构函数去管理tmp
return *this;
}
这是我简化后的代码,再次应对上述情况时:
AutoPtr<int> ap1(new int(100)); AutoPtr<int> ap2(new int(200)); AutoPtr<int> ap3(ap1); //ap3 = NULL AutoPtr<int> ap4(); ap4 = ap2; //ap2 = NULL
我们发现:auto_ptr通过转移管理权,来保证在赋值与拷贝时仅管理一份指针,而防止同一块空间释放多次的问题.
最后,我将自己写的简洁、精简、易读的AutoPtr与库中的代码一起贴上来
/*
*文件说明:智能指针之AutoPtr
*作者:高小调
*日期:2017-03-30
*集成开发环境:Microsoft Visual Studio 2010
*Github:https://github.com/gaoxiaodiao/c_cplusplus/blob/master/SmartPointer/AutoPtr.h
*/
#pragma once
template<typename T>
class AutoPtr{
public:
//构造函数
AutoPtr(T * ptr = NULL)
:_ptr(ptr){}
//拷贝构造
AutoPtr(AutoPtr& ap){
//转移管理权
_ptr = ap._ptr;
ap._ptr = NULL;
}
//赋值运算符重载
AutoPtr &operator=(AutoPtr &ap){
if(ap._ptr != _ptr){
AutoPtr tmp(ap);
std::swap(_ptr,tmp._ptr);
}//由析构函数去管理tmp
return *this;
}
//析构函数
~AutoPtr(){
if(_ptr!=NULL){
delete _ptr;
_ptr = NULL;
}
}
private:
T *_ptr;
};
void TestAutoPtr(){
AutoPtr<int> ap1(new int(100));
AutoPtr<int> ap2(new int(200));
AutoPtr<int> ap3(ap1);
AutoPtr<int> ap4(ap2);
ap3 = ap4;
}
库内实现(我就懒得写注释了,看完精简版后,再看库中实现会发现库内的封装性、代码复用性更高一些)
template<class T>
class auto_ptr
{
private:
T*ap;
public:
//constructor & destructor-----------------------------------(1)
explicit auto_ptr(T*ptr=0)throw():ap(ptr)
{
}
~auto_ptr()throw()
{
delete ap;
}
//Copy & assignment--------------------------------------------(2)
auto_ptr(auto_ptr& rhs)throw():ap(rhs.release())
{
}
template<class Y>
auto_ptr(auto_ptr<Y>&rhs)throw():ap(rhs.release())
{
}
auto_ptr& operator=(auto_ptr&rhs)throw()
{
reset(rhs.release());
return *this;
}
template<class Y>
auto_ptr& operator=(auto_ptr<Y>&rhs)throw()
{
reset(rhs.release());
return *this;
}
//Dereference----------------------------------------------------(3)
T& operator*()const throw()
{
return *ap;
}
T* operator->()const throw()
{
return ap;
}
//Helper functions------------------------------------------------(4)
//value access
T* get()const throw()
{
return ap;
}
//release owner ship
T* release()throw()
{
T*tmp(ap);
ap=0;
return tmp;
}
//reset value
void reset(T*ptr=0)throw()
{
if(ap!=ptr)
{
deleteap;
ap=ptr;
}
}
//Special conversions-----------------------------------------------(5)
template<class Y>
struct auto_ptr_ref
{
Y*yp;
auto_ptr_ref(Y*rhs):yp(rhs){}
};
auto_ptr(auto_ptr_ref<T>rhs)throw():ap(rhs.yp)
{
}
auto_ptr& operator=(auto_ptr_ref<T>rhs)throw()
{
reset(rhs.yp);
return*this;
}
template<class Y>
operator auto_ptr_ref<Y>()throw()
{
returnauto_ptr_ref<Y>(release());
}
template<class Y>
operator auto_ptr<Y>()throw()
{
returnauto_ptr<Y>(release());
}
};
与君共勉!
