智能指针类模板（五十）

我们之前在 C++ 的学习中学习了有关智能指针的知识。那么智能指针的意义是现代 C++ 开发库中最重要的类模板之一；是 C++ 中自动内存管理的主要手段，它能够在很大程度上避开内存相关的问题。在 STL 标准库中的智能指针为 auto_ptr，它的特点是：1、生命周期结束时，销毁指向的内存空间；2、不能指向堆数组，只能指向堆对象（变量）；3、一片堆空间只属于一个智能指针对象；4、多个智能指针对象不能指向同一片堆空间。

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下来我们就来使用下 auto_ptr 智能指针

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>

using namespace std;

class Test
{
    string m_name;
public:
    Test(const char* name)
    {
        cout << "Hello, " << name << "!" << endl;
        
        m_name = name;
    }
    
    void print()
    {
        cout << "I'm " << m_name << "!" << endl;
    }
    
    ~Test()
    {
        cout << "Goodbye, " << m_name << "!" << endl;
    }
};

int main()
{
   auto_ptr<Test> pt(new Test("D.T.Software"));
   
   cout << "pt = " << pt.get() << endl;
   
   pt->print();
   
   cout << endl;
   
   auto_ptr<Test> pt1(pt);
   
   cout << "pt = " << pt.get() << endl;
   cout << "pt1 = " << pt1.get() << endl;
   
   pt1->print();
    
    return 0;
}

我们定义了一个类 Test 用来说明问题。在 main 函数中先是用 auto_ptr 指针来创建了一个指向 Test 类的指针，经过下面这个指针 pt1 的操作后，pt 指针会指向空了。我们来看看编译结果

智能指针类模板（五十）

我们看到在经过指针 pt1 指向 pt 操作之后，指针 pt 的值便为空了。而且我们也没有 delete，它便会自动的去删除指针，执行了析构函数。下来我们再来说说 STL 标准库中的其它智能指针：a> shared_ptr，带有引用计数机制，支持多个指针对象指向同一片内存；b> weak_ptr，配合 shared_ptr 而引入的一种智能指针；c> unique_ptr，一个指针对象指向一片内存空间，不能拷贝构造和赋值。

下来我们再来看看 QT 中的智能指针：a> QPointer，当其指向的对象被销毁时，它会被自动置空，但是它析构时不会自动销毁所指向的对象；b> QSharedPointer，引用计数型智能指针，可以被自由地拷贝和赋值，当引用计数为 0 时才删除指向的对象。我们还是以 QT 中的代码为例来进行分析（跟 C++ 差不多）

#include <QPointer>
#include <QSharedPointer>
#include <QDebug>

class Test : public QObject
{
    QString m_name;
public:
    Test(const char* name)
    {
        qDebug() << "Hello, " << name << "!";

        m_name = name;
    }

    void print()
    {
        qDebug() << "I'm " << m_name << "!";
    }

    ~Test()
    {
        qDebug() << "Goodbye, " << m_name << "!";
    }
};

int main()
{
    QPointer<Test> pt(new Test("D.T.Software"));
    QPointer<Test> pt1(pt);
    QPointer<Test> pt2(pt);

    pt->print();
    pt1->print();
    pt2->print();

    delete pt;

    qDebug() << endl;

    qDebug() << "pt = " << pt;
    qDebug() << "pt1 = " << pt1;
    qDebug() << "pt2 = " << pt2;

    QSharedPointer<Test> spt(new Test("David"));
    QSharedPointer<Test> spt1(spt);
    QSharedPointer<Test> spt2(spt);

    spt->print();
    spt1->print();
    spt2->print();

    return 0;
}

在 QT 中的输出是用 QDebug，它里面的字符串是用 QString 表示。我们在 QPointer 类中是手动调用 delete 的，而在 QSharedPointer 并没有去调用 delete。来看看编译结果智能指针类模板（五十）

我们看到已经实现了。在删除了 QPointer 类后，它的三个指针都指向为空了。这便有效的防止了内存泄漏和野指针的操作了。那么我们介绍了这么多的智能指针后，我们再基于我们之前创建的智能指针，在它的基础上自己再来实现一个智能指针类模板。

SmartPointer.h 源码

#ifndef _SMARTPOINTER_H_
#define _SMARTPOINTER_H_

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

#endif

test.cpp 源码

#include <iostream>
#include <string>
#include "SmartPointer.h"

using namespace std;

class Test
{
    string m_name;
public:
    Test(const char* name)
    {
        cout << "Hello, " << name << "!" << endl;
        
        m_name = name;
    }
    
    void print()
    {
        cout << "I'm " << m_name << "!" << endl;
    }
    
    ~Test()
    {
        cout << "Goodbye, " << m_name << "!" << endl;
    }
};

int main()
{
    SmartPointer<Test> pt(new Test("D.T.Software"));

    cout << "pt = " << pt.get() << endl;

    pt->print();

    cout << endl;

    SmartPointer<Test> pt1(pt);

    cout << "pt = " << pt.get() << endl;
    cout << "pt1 = " << pt1.get() << endl;

    pt1->print();

    return 0;
}

我们在 main 函数没有改动，只是将 auto_ptr 指针改为我们自己实现的 SmartPointer 了，再来看看是不是和之前的效果是一样的呢？

智能指针类模板（五十）

通过对智能指针类模板的学习，总结如下：1、智能指针是 C++ 中自动内存管理的主要手段；2、智能指针在各种平台上都有不同的表现形式；3、智能指针能够尽可能的避开内存相关的问题；4、STL 和 Qt 中都提供了对智能指针的支持。

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