【从 C 向 C++ 进阶】- 类 - 15. 简单的智能指针

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1. 智能指针简介

为了解决可能发生的内存泄漏问题，C++ 提出了智能指针的概念。智能指针本质上为类对象，具备以下特征：

• 生命周期结束时，自动释放指向的内存空间。
• 只能指向堆空间的内存，不能指向其他空间的内存，因为只有堆空间内存的生命周期是可控的。
• 多个智能指针不能指向同一内存空间，防止重复对相同的内存释放。
• 智能指针不准许进行运算与比较。

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2. 实现简单的智能指针

在智能指针类中，通过重载运算符 “->” 和 “*” 可以模拟实际指针的特性，且该运算符重载必须使用类成员函数的方式。同时，由于只能指向堆空间内容，涉及到系统资源的调用，因此需要使用深拷贝，必须实现拷贝构造函数与运算符 “=” 的重载函数。

• 实验：

class Test
{
    int m_num;
public:
    Test(int i)
    {
        cout << "Test(int i)" << endl;
        this->m_num = i;
    }
    int value()
    {
        return m_num;
    }
    ~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()
{
	{								// Test(int i)		
		Pointer p1 = new Test(0);	
	}								// ~Test()
	
    Pointer p2 = new Test(3);		// Test(int i)	
    Pointer p3 = p2;
    cout << "p2.isNull = " << p2.isNull() << endl;  // p2.isNull = 1
    cout << "p3->value = " << p3->value() << endl;	// p3->value = 3
    return 0;
}                                   // ~Test()

当然，以上的智能指针只能指向 Test 类型的堆内存，具有局限性。C++ 标准提供了模版来实现完整的智能指针（后续讲解）。