C++模板技术之智能指针示例

我们知道，软件开发中的内存泄漏是最严重的Bug之一，内存泄漏主要因为如下三点引起的:
- 动态申请堆空间，用完后不归还
- C++语言中没有垃圾回收的机制
- 指针无法控制所指堆空间的生命周期

   在当代的C++软件平台中的智能指针
   - 指针生命周期结束时主动释放堆空间
   - 一片堆空间最多只能由一个指针标识
   - 杜绝指针运算和指针比较

在C++ 中智能指针的实现方案如下
- 通过类模板描述指针的行为：能够定义不同类型的指针对象
- 重载指针特征操作符（-> 和 *）：利用对象模拟原生指针的行为

下边我们就使用类模板来实现一个C++智能指针
这系列的数据结构我们统一一个命名空间LMSLib，智能指针类单独建立一个头文件SmartPointer.h

#ifndef __SMARTPOINTER_H__
#define __SMARTPOINTER_H__

#include "MyObject.h"

namespace LMSLib
{

template <typename T>
class SmartPointer : public MyObject    //继承自顶层父类
{
private:
    T *m_pointer;
public:
    SmartPointer(T* p = NULL)
    {
    	m_pointer = p;
    }

    SmartPointer(const SmartPointer<T>& obj)	//重新实现拷贝构造函数
    {
    	m_pointer = obj.m_pointer;
    	const_cast<SmartPointer<T>&>(obj).m_pointer = NULL;
    }

    SmartPointer& operator = (const SmartPointer<T>& obj)	//重新实现赋值构造函数
    {
    	if (this != &obj)
    	{
    	    delete m_pointer;
    	    m_pointer = obj.m_pointer;
    	    const_cast<SmartPointer<T>&>(obj).m_pointer = NULL;
    	}
    	return *this;
    }

    T* operator ->()	//重载->操作符
    {
    	return m_pointer;
    }

    T& operator *()		//重载*操作符
    {
    	return *(m_pointer);
    }

    T* get()
    {
    	return m_pointer;
    }

    bool isNull()
    {
    	return NULL == m_pointer;
    }

    ~SmartPointer()		//析构函数中释放指针
    {
    	if (NULL != m_pointer)
    	{
    	    delete m_pointer;
    	}
    }
};

}


#endif //__SMARTPOINTER_H__

上边便实现了一个智能指针类，需要注意的是拷贝构造函数与赋值构造函数中，需要把参数obj的const属性去掉，才能将其成员指针变量赋值为NULL，下边是main函数，简单来使用下上边定义的SmartPointer指针指针类

#include <iostream>
#include <string>

#include "SmartPointer.h"
using namespace std;
using namespace LMSLib;

class Test
{
public:
    Test()
    {
    	cout << "Test()" << endl;
    }

    ~Test()
    {
    	cout << "~Test()" << endl;
    }
};


int main()
{
    {
    	SmartPointer<int> p1 = new int(12);    //指向一个int堆变量
        cout << "(*p1) = " << (*p1) << endl;

	SmartPointer<int> p2 = p1;
	cout << "p1.isNull() = " << p1.isNull() << endl;
	cout << "*p2.get() = " << *p2.get() << endl;

	SmartPointer<Test> pt = new Test;    //指向一个Test堆对象
    }

    system("pause");

    return 0;
}

编译输出:

main函数中定义的三个智能指针 p1、p2、pt，在它们的生命周期结束后，会自动执行智能指针类中的析构函数，释放其指向的堆空间。

智能指针的使用军规:只能用来指向堆空间的单个对象或变量

总结：
- 指针特征操作符（->和*）可以被重载
   - 重载指针特征符能够使用对象代替指针
   - 智能指针只能用于指向堆空间的单个对象或变量
   - 智能指针能最大程度的避免内存问题

C++模板技术之智能指针示例

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