智能指针类模板（五十）

2025-01-22 技术教程

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。

下来我们就来使用下 auto_ptr 智能指针

#include<iostream>#include<string>#include<memory>usingnamespacestd;classTest{stringm_name;public:Test(constchar*name){cout<<"Hello,"<<name<<"!"<<endl;m_name=name;}voidprint(){cout<<"I'm"<<m_name<<"!"<<endl;}~Test(){cout<<"Goodbye,"<<m_name<<"!"<<endl;}};intmain(){auto_ptr<Test>pt(newTest("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();return0;}

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

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>classTest:publicQObject{QStringm_name;public:Test(constchar*name){qDebug()<<"Hello,"<<name<<"!";m_name=name;}voidprint(){qDebug()<<"I'm"<<m_name<<"!";}~Test(){qDebug()<<"Goodbye,"<<m_name<<"!";}};intmain(){QPointer<Test>pt(newTest("D.T.Software"));QPointer<Test>pt1(pt);QPointer<Test>pt2(pt);pt->print();pt1->print();pt2->print();deletept;qDebug()<<endl;qDebug()<<"pt="<<pt;qDebug()<<"pt1="<<pt1;qDebug()<<"pt2="<<pt2;QSharedPointer<Test>spt(newTest("David"));QSharedPointer<Test>spt1(spt);QSharedPointer<Test>spt2(spt);spt->print();spt1->print();spt2->print();return0;}

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

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<typenameT>classSmartPointer{T*mp;public:SmartPointer(T*p=NULL){mp=p;}SmartPointer(constSmartPointer<T>&obj){mp=obj.mp;const_cast<SmartPointer<T>&>(obj).mp=NULL;}SmartPointer<T>&operator=(constSmartPointer<T>&obj){if(this!=&obj){deletemp;mp=obj.mp;const_cast<SmartPointer<T>&>(obj).mp=NULL;}return*this;}T*operator->(){returnmp;}T&operator*(){return*mp;}boolisNull(){return(mp==NULL);}T*get(){returnmp;}~SmartPointer(){deletemp;}};#endif

test.cpp 源码

#include<iostream>#include<string>#include"SmartPointer.h"usingnamespacestd;classTest{stringm_name;public:Test(constchar*name){cout<<"Hello,"<<name<<"!"<<endl;m_name=name;}voidprint(){cout<<"I'm"<<m_name<<"!"<<endl;}~Test(){cout<<"Goodbye,"<<m_name<<"!"<<endl;}};intmain(){SmartPointer<Test>pt(newTest("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();return0;}

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？

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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