【more effective c++读书笔记】【第5章】技术(4)——Smart Pointers（智能指针）

一、类似C++标准程序库提供的auto_ptr template的智能指针

//Smart.h
#ifndef SMART_H
#define SMART_Htemplate<typename T>
class SmartPtr{
public:SmartPtr(T* realPtr = 0); //构造函数~SmartPtr();//析构函数SmartPtr(SmartPtr& rhs); //拷贝构造函数SmartPtr& operator=(SmartPtr& rhs);//拷贝赋值运算符T* get() const; //获取原始指针T* operator->() const;//重载->运算符T& operator*() const;//重载*运算符bool operator!() const;//重载!运算符template<typename newType>operator SmartPtr<newType>();//隐式转换
private:T* pointer;
};
//构造函数
template<typename T>
SmartPtr<T>::SmartPtr(T* realPtr = 0) :pointer(realPtr){}
//析构函数
template<typename T>
SmartPtr<T>::~SmartPtr(){delete pointer;
}
//拷贝构造函数
template<typename T>
SmartPtr<T>::SmartPtr(SmartPtr<T>& rhs){pointer = rhs.pointer;//将*pointer的拥有权转移至*this，rhs不再拥有任何东西rhs.pointer = 0;
}
//拷贝赋值运算符
template<typename T>
SmartPtr<T>& SmartPtr<T>::operator=(SmartPtr<T>& rhs){if (this == &rhs)自赋值情况return *this;delete pointer;//删除目前拥有物pointer = rhs.pointer;//将*pointer的拥有权转移至*this，rhs不再拥有任何东西rhs.pointer = 0;return *this;
}
//获取原始指针
template<typename T>
T* SmartPtr<T>::get() const{return pointer;
}
//重载->运算符
template<typename T>
T* SmartPtr<T>::operator->() const{return pointer;
}
//重载*运算符
template<typename T>
T& SmartPtr<T>::operator*() const{return *pointer;
}
//重载!运算符
template<typename T>
bool SmartPtr<T>::operator!() const{if (pointer == nullptr)return true;return false;
}
//隐式转换
template<typename T>
template<typename newType>
SmartPtr<T>::operator SmartPtr<newType>(){return SmartPtr<newType>(pointer);
}#endif
//Tmb.h
#ifndef TMB_H
#define TMB_H#include<iostream>
class Top{
public:Top(int i = 0){ iTop = i; }void printT(){ std::cout << iTop << std::endl; }
private:int iTop;
};
class Middle :public Top{
public:Middle(int i = 0) :Top(i){}void printM(){ printT(); }
};
class Bottom :public Middle{
public:Bottom(int i = 0) :Middle(i){}void printB(){ printM(); }
private:int iTop;
};#endif
//main.cpp
#include"Smart.h"
#include"Tmb.h"
#include<iostream>
using namespace std;int main(){Top* p1 = new Top(1);SmartPtr<Top> sp1(p1);SmartPtr<Top> sp2(sp1);//sp1不指向任何对象sp2->printT();SmartPtr<Top> sp3;sp3 = sp2; //拷贝赋值，sp2不指向任何对象(*sp3).printT();//sp2->printT();//出错system("pause");return 0;
}

//Smart.h
#ifndef SMART_H
#define SMART_Htemplate<typename T>
class SmartPtr;//需要前置声明 ,编译器将友元声明当作类的声明   
//辅助类
template<typename T>
class RefPtr{ 
private://成员访问权限全为private，不想让用户直接使用该类  friend class SmartPtr<T>;//定义智能指针类为友元，可以让智能指针类直接操纵辅助类 int refCount;T* pointer;RefPtr(T* ptr) :pointer(ptr), refCount(1){}~RefPtr(){ delete pointer; }
};
//智能指针类
template<typename T>
class SmartPtr{
public:SmartPtr(T* realPtr); //构造函数~SmartPtr();//析构函数SmartPtr(const SmartPtr& rhs); //拷贝构造函数SmartPtr& operator=(const SmartPtr&);//拷贝赋值运算符T* get() const; //获取原始指针T* operator->() const;//重载->运算符T& operator*() const;//重载*运算符bool operator!() const;//重载!运算符template<typename newType>operator SmartPtr<newType>();//隐式转换int getRefCount();//获取引用计数
private:RefPtr<T>* rp;//辅助类对象指针  
};
//构造函数
template<typename T>
SmartPtr<T>::SmartPtr(T* realPtr) :rp(new RefPtr<T>(realPtr)){}
//析构函数
template<typename T>
SmartPtr<T>::~SmartPtr(){if (--rp->refCount==0)//操作数引用次数减1，如果为0，说明没有对象被引用，删除delete rp;
}
//拷贝构造函数
template<typename T>
SmartPtr<T>::SmartPtr(const SmartPtr<T>& rhs):rp(rhs.rp){++rp->refCount;//左操作数引用次数加1
}
//拷贝赋值运算符
template<typename T>
SmartPtr<T>& SmartPtr<T>::operator=(const SmartPtr<T>& rhs){if (this == &rhs) //自赋值情况return *this;++rhs.rp->refCount;//右操作数引用次数加1if (--rp->refCount == 0)//左操作数引用次数减1，如果为0，说明没有对象被引用，删除delete rp;rp = rhs.rp;return *this;
}
//获取原始指针
template<typename T>
T* SmartPtr<T>::get() const{return rp->pointer;
}
//重载->运算符
template<typename T>
T* SmartPtr<T>::operator->() const{return rp->pointer;
}
//重载*运算符
template<typename T>
T& SmartPtr<T>::operator*() const{return *(rp->pointer);
}
//重载!运算符
template<typename T>
bool SmartPtr<T>::operator!() const{if (rp->pointer == nullptr)return true;return false;
}
//隐式转换
template<typename T>
template<typename newType>
SmartPtr<T>::operator SmartPtr<newType>(){return SmartPtr<newType>(rp->pointer);
}
template<typename T>
int SmartPtr<T>::getRefCount(){return rp->refCount;
}
#endif
//Tmb.h
#ifndef TMB_H
#define TMB_H#include<iostream>
class Top{
public:Top(int i = 0){ iTop = i; }void printT(){ std::cout << iTop << std::endl; }
private:int iTop;
};
class Middle :public Top{
public:Middle(int i = 0) :Top(i){}void printM(){ printT(); }
};
class Bottom :public Middle{
public:Bottom(int i = 0) :Middle(i){}void printB(){ printM(); }
private:int iTop;
};#endif
//main.cpp
#include"Smart.h"
#include"Tmb.h"
#include<iostream>
using namespace std;int main(){Top* p1 = new Top(1);SmartPtr<Top> sp1(p1);cout << "此时sp1的引用计数为：" << sp1.getRefCount() << endl;// 1SmartPtr<Top> sp2(sp1);//sp1,sp2的rp指向同一个对象  cout << "此时sp1的引用计数为：" << sp1.getRefCount() << endl;// 2  cout << "此时sp2的引用计数为：" << sp2.getRefCount() << endl;// 2cout << "---------------------------------------" << endl;Top* p2 = new Top(2);SmartPtr<Top> sp3(p2);cout << "此时sp1的引用计数为：" << sp1.getRefCount() << endl;//2  cout << "此时sp2的引用计数为：" << sp2.getRefCount() << endl;//2  cout << "此时sp3的引用计数为：" << sp3.getRefCount() << endl;//1  cout << "---------------------------------------" << endl;sp3 = sp1;//首先sp1的引用计数加1，因为多了一个sp3指向它的对象，所以sp1的引用计数此时为3//而sp3引用计数此时减1，变成了0，此时 p2这个内存没有人占用，所以此时释放，这个时候调用析构函数删除p2   cout << "此时sp1的引用计数为：" << sp1.getRefCount() << endl;// 3cout << "此时sp2的引用计数为：" << sp2.getRefCount() << endl;// 3cout << "此时sp3的引用计数为：" << sp3.getRefCount() << endl;// 3sp1->printT(); (*sp1).printT();system("pause");return 0;
}