三十七课 智能指针分析

一、永恒的话题

1、内存泄漏（臭名昭著的Bug）

• 动态申请堆空间，用完后不归还
• C++中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（指针挂了，但内存空间依然存在）

示例：内存泄漏

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Test
{
    int i;
public:
    Test(int i)
    {
        this->i = i;
    }
    int value()
    {
        return i;
    }
    ~Test()
    {
    }
};

int main()
{
    for(int i=0; i<5; i++)
    {
        Test* p = new Test(i); //这里产生了内存泄漏
        
        cout << p->value() << endl;
        
    }
    
    return 0;
}

2、深度的思考

我们需要这么解决这个问题？

• 需要一个特殊的指针
• 指针生命周期结束时主动释放堆空间（使用对象代替指针）
• 一片堆空间最多只有一个指针标识（重载拷贝构造函数和赋值操作符）
• 杜绝指针运算和指针比较

解决方案：

•  重载指针特征操作符（->和 *）
• 只能通过类的成员函数重载
• 重载函数不能使用参数
• 只能定义一个重载函数

示例：智能指针

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Test
{
    int i;
public:
    Test(int i)
    {
        cout << "Test(int i)" << endl;
        this->i = i;
    }
    int value()
    {
        return i;
    }
    ~Test()
    {
        cout << "~Test()" << endl;
    }
};

class Pointer
{
    Test* mp;
public:
    Pointer(Test* p = NULL)
    {
        mp = p;
    }
    Pointer(const Pointer& obj)
    {
        mp = obj.mp;
        const_cast<Pointer&>(obj).mp = NULL;
    }
    Pointer& operator = (const Pointer& obj)
    {
        if( this != &obj )
        {
            delete mp;
            mp = obj.mp;
            const_cast<Pointer&>(obj).mp = NULL;
        }
        
        return *this;
    }
    Test* operator -> ()
    {
        return mp;
    }
    Test& operator * ()
    {
        return *mp;
    }
    bool isNull()
    {
        return (mp == NULL);
    }
    ~Pointer()
    {
        delete mp;
    }
};

int main()
{
    Pointer p1 = new Test(0);
    
    cout << p1->value() << endl;
    
    Pointer p2 = p1;
    
    cout << p1.isNull() << endl;
    
    cout << p2->value() << endl;
    
    return 0;
}

注意：在重载赋值操作符时返回值一定是引用，可以连续赋值，参数一定是const引用，考虑自赋值的情况

小结

1. 指针操作符（->和*）可以被重载
2. 重载指针特征符能够使用对象代替指针
3. 智能指针只能用于指向堆空间的内存
4. 智能指针的意义在于最大程度避免内存问题