C++如何实现智能指针

小编给大家分享一下C++如何实现智能指针，相信大部分人都还不怎么了解，因此分享这篇文章给大家参考一下，希望大家阅读完这篇文章后大有收获，下面让我们一起去了解一下吧！

C++ 智能指针的模拟实现实例

1.引入

int main() {   int *p = new int;  //裸指针   delete p;   return 0; }

在上面的代码中定义了一个裸指针p，需要我们手动释放。如果我们一不小心忘记释放这个指针或者在释放这个指针之前，发生一些异常，会造成严重的后果（内存泄露）。而智能指针也致力于解决这种问题，使程序员专注于指针的使用而把内存管理交给智能指针。

普通指针也容易出现指针悬挂问题，当有多个指针指向同一个对象的时候，如果某一个指针delete了这个对象，所以这个指针不会对这个对象进行操作，那么其他指向这个对象的指针呢？还在等待已经被删除的基础对象并随时准备对它进行操作。于是悬垂指针就形成了，程序崩溃也“指日可待”。

int main() {   int *p1 = new int(2);   int *p2 = p1;   int *p3 = p2;   cout<<*p1<<endl;   cout<<*p2<<endl;   cout<<*p3<<endl;   delete p1;   cout<<*p2<<endl;   return 0; }

输出结果

2 2 2 -572662307

输出的结果*p2的结果并不是期待中2，因为2早已经被删除了。

智能指针

智能指针是一个类，它把普通指针封装起来，能实现和普通指针同样的功能。不同的是智能指针能够对内存进行自动管理，利用类对象出了作用域会调用析构函数，把对指针的释放写在析构函数中，避免出现悬挂指针的情况。

智能指针(smart pointer)是存储指向动态分配（堆）对象指针的类，用于生存期控制，能够确保自动正确的销毁动态分配的对象，防止内存泄露。它的一种通用实现技术是使用引用计数(reference count)。智能指针类将一个计数器与类指向的对象相关联，引用计数跟踪该类有多少个对象共享同一指针。每次创建类的新对象时，初始化指针并将引用计数置为1；当对象作为另一对象的副本而创建时，拷贝构造函数拷贝指针并增加与之相应的引用计数；对一个对象进行赋值时，赋值操作符减少左操作数所指对象的引用计数（如果引用计数为减至0，则删除对象），并增加右操作数所指对象的引用计数；调用析构函数时，构造函数减少引用计数（如果引用计数减至0，则删除基础对象）。

智能指针就是模拟指针动作的类。所有的智能指针都会重载 -> 和 * 操作符。智能指针还有许多其他功能，比较有用的是自动销毁。这主要是利用栈对象的有限作用域以及临时对象（有限作用域实现）析构函数释放内存。当然，智能指针还不止这些，还包括复制时可以修改源对象等。智能指针根据需求不同，设计也不同（写时复制，赋值即释放对象拥有权限、引用计数等，控制权转移等）。auto_ptr 即是一种常见的智能指针。

智能指针的实现(用类模板实现）

class Test { public:   Test()   {     cout<<"Test()"<<endl;   }   ~Test()   {     cout<<"~Test()"<<endl;   }   void func()   {     cout<<"call Test::func()"<<endl;   } }; template<typename T> class CSmartptr { public:   CSmartptr(T *ptr):_ptr(ptr)   {cout<<"CSmartptr()"<<endl;}   CSmartptr(const CSmartptr<T> &other)   {     _ptr = new T;     *ptr = *other._ptr;   }   ~CSmartptr()   {     cout<<"~CSmartptr()"<<endl;     delete _ptr;   }   void relase() const   {     ((CSmartptr<T> *)this)->owns = false;   }   T& operator*()   {     return *_ptr;   }   const T& operator*()const {return *_ptr;}   T *operator->()   {     return _ptr;   }   const T *operator->()const {return _ptr;} private:   T *_ptr; }; int main() {   CSmartptr<int> p1(new int);   *p1 = 200;   CSmartptr<Test> p2(new Test);   p2->func();   return 0; }

模拟实现auto_ptr

template<typename T> class CSmartptr { public:   CSmartptr(T *ptr):_ptr(ptr),owns(true){cout<<"CSmartptr()"<<endl;}   CSmartptr(const CSmartptr<T> &other)   {     other.relase();     _ptr = other._ptr;   }   ~CSmartptr()   {     cout<<"~CSmartptr()"<<endl;     if( owns == true)     {       cout<<"~CSmartptr()"<<endl;       delete _ptr;     }   }   void relase() const   {     ((CSmartptr<T> *)this)->owns = false;   }   T& operator*()   {     return *_ptr;   }   const T& operator*()const {return *_ptr;}   T *operator->()   {     return _ptr;   }   const T *operator->()const {return _ptr;} private:   T *_ptr;   bool owns; //标志位 ,控制一个资源的访问权限 }; int main() {   CSmartptr<int> p1(new int);   *p1 = 200;   CSmartptr<Test> p2(new Test);   p2->func();   return 0; }

带有引用计数的智能指针（方便对资源的管理和释放）

class CHeapTable { public:   static CHeapTable& getInstance()   {     return mHeapTable;   }   //增加引用计数   void addRef(void *ptr)   {     pthread_mutex_lock(mutex);     list<Node>::iterator it = find(mList.begin(),       mList.end(), ptr); // Node == Node it->mpaddr     if(it == mList.end())     {       mList.push_front(ptr);       cout<<"new addr:"<<ptr<<" ref:"<<1<<endl;     }     else     {       it->mcount++;       cout<<"add addr:"<<ptr<<" ref:"<<it->mcount<<endl;     }     pthread_mutex_unlock(mutex);   }   //减少引用计数的   void delRef(void *ptr)   {     list<Node>::iterator it = find(mList.begin(),       mList.end(), ptr);     if(it != mList.end())     {       it->mcount--;       cout<<"del addr:"<<ptr<<" ref:"<<it->mcount<<endl;       if(it->mcount == 0)       {         mList.erase(it);       }     }   }   //获取引用计数的   int getRef(void *ptr)   {     list<Node>::iterator it = find(mList.begin(),       mList.end(), ptr);     if(it != mList.end())     {       return it->mcount;     }     return 0;   } private:   CHeapTable(){}   static CHeapTable mHeapTable;   struct Node   {     Node(void *ptr=NULL):mpaddr(ptr),mcount(1){}     bool operator==(const Node &src)     {       return mpaddr == src.mpaddr;     }     void *mpaddr; //标识堆内存资源     int mcount; //标识资源的引用计数   };   list<Node> mList; }; CHeapTable CHeapTable::mHeapTable; template<typename T> class CSmartPtr { public:   CSmartPtr(T *ptr = NULL)     :mptr(ptr)   {     if(mptr != NULL)     {       addRef();     }   }   ~CSmartPtr()   {     delRef();     if(0 == getRef())     {       delete mptr;        mptr = NULL;     }   }   CSmartPtr(const CSmartPtr<T> &src)     :mptr(src.mptr)   {     if(mptr != NULL)     {       addRef();     }   }   CSmartPtr<T>& operator=(const CSmartPtr<T> &src)   {     if(this == &src)       return *this;     delRef();     if(0 == getRef())     {       delete mptr;       mptr = NULL;     }     mptr = src.mptr;     if(mptr != NULL)     {       addRef();     }   }   T& operator*(){return *mptr;}   const T& operator*()const{return *mptr;}   T* operator->(){return mptr;}   const T* operator->()const{return mptr;}   void addRef(){mHeapTable.addRef(mptr);}   void delRef(){mHeapTable.delRef(mptr);}   int getRef(){return mHeapTable.getRef(mptr);} private:   T *mptr;    static CHeapTable &mHeapTable; }; template<typename T> CHeapTable& CSmartPtr<T>::mHeapTable = CHeapTable::getInstance();

以上是“C++如何实现智能指针”这篇文章的所有内容，感谢各位的阅读！相信大家都有了一定的了解，希望分享的内容对大家有所帮助，如果还想学习更多知识，欢迎关注亿速云行业资讯频道！