C++簡單實現(xiàn)shared_ptr的代碼
更新時間：2022年09月29日 09:59:26 作者：夢想是優(yōu)秀社畜
智能指針用于資源管理，為了保證資源的操作得到順利的執(zhí)行防止資源泄露，因此大多數(shù)實現(xiàn)都以noexcept在參數(shù)列表后聲明為不拋出異常，這篇文章主要介紹了C++簡單實現(xiàn)shared_ptr的代碼,需要的朋友可以參考下
一、一些說明
1.智能指針用于資源管理，為了保證資源的操作得到順利的執(zhí)行防止資源泄露，因此大多數(shù)實現(xiàn)都以noexcept在參數(shù)列表后聲明為不拋出異常。
2.對于有些明確不需要更改調(diào)用對象內(nèi)容的成員函數(shù)，用const在參數(shù)列表后修飾，常量成員函數(shù)不能改變調(diào)用它的對象的內(nèi)容。
3.在用原始指針構(gòu)造智能指針的參數(shù)構(gòu)造前用explicit聲明，防止隱式的轉(zhuǎn)化。
3.swap函數(shù)內(nèi)部調(diào)用標準命名空間的swap()函數(shù)，必須以std::顯示指定是標準命名空間
4.做筆記使用，如果有不足或者錯誤的地方還請補充或者指正！！多謝?。。?/p>
二、基本的構(gòu)造和析構(gòu)成分
SharedPtr()noexcept = default // 默認構(gòu)造 explicit SharedPtr(T* ptr) noexcept // 參數(shù)構(gòu)造 SharedPtr(const SharedPtr& ptr)noexcept // 拷貝構(gòu)造 SharedPtr(SharedPtr&& ptr)noexcept // 移動構(gòu)造 ~SharedPtr() noexcept // 析構(gòu)函數(shù)
三、運算符重載
SharedPtr& operator=(const SharedPtr& rhs)noexcept // 拷貝賦值運算符重載 SharedPtr& operator=(SharedPtr&& rhs)noexcept // 移動賦值運算符重載 T& operator->() const noexcept // 指針運算符重載 T& operator*() const noexcept // 解引用運算符重載
四、實現(xiàn)的shared_ptr函數(shù)接口
T* get() const noexcept // 獲取原始指針對象 int use_count() const noexcept // 獲取引用計數(shù) void reset()noexcept // 重置指針 bool unique() noexcept // 判斷是否只有一個使用者 void swap() noexcept // 交換對象內(nèi)容
五、CPP代碼
#include<iostream>
using namespace std;
// 引用計數(shù)類
class RefCount {
private:
int count{1};
public:
int use_count() const noexcept { return count; }
void dec_count()noexcept { --count; }
void inc_count()noexcept { ++count; }
};
// shared_ptr類模板
template<class T>
class SharedPtr {
private:
T* origin_ptr{ nullptr }; // 原始指針
RefCount* refCount{ nullptr }; // 引用計數(shù)
public:
SharedPtr()noexcept = default; // 默認構(gòu)造
SharedPtr(nullptr_t)noexcept :SharedPtr() {} // 空指針構(gòu)造
explicit SharedPtr(T* ptr)noexcept :origin_ptr(ptr), refCount(nullptr){ // 用原始指針作為參數(shù)構(gòu)造
if (origin_ptr != nullptr) refCount = new RefCount();
}
SharedPtr(const SharedPtr& ptr)noexcept :origin_ptr(ptr.origin_ptr), refCount(ptr.refCount) { // 拷貝構(gòu)造
if(origin_ptr != nullptr) refCount->inc_count();
}
SharedPtr(SharedPtr&& ptr)noexcept :origin_ptr(ptr.origin_ptr), refCount(ptr.refCount) { // 移動構(gòu)造
ptr.origin_ptr = nullptr;
ptr.refCount = nullptr;
}
~SharedPtr()noexcept { // 析構(gòu)函數(shù)
if (origin_ptr != nullptr && refCount->use_count() == 0) {
delete origin_ptr;
delete refCount;
origin_ptr = nullptr;
refCount = nullptr;
}
}
SharedPtr& operator=(const SharedPtr& rhs)noexcept { // 拷貝賦值運算符重載
SharedPtr(rhs).swap(*this);
return *this;
}
SharedPtr& operator=(SharedPtr&& rhs)noexcept { // 移動賦值運算符重載
SharedPtr(move(rhs)).swap(*this);
return *this;
}
T& operator->() const noexcept{ // 指針運算符重載
return origin_ptr;
}
T& operator*() const noexcept { // 解引用運算符重載
return *origin_ptr;
}
public: // 以下是提供的接口函數(shù)
T* get()const noexcept { // get()函數(shù)獲取原始指針對象
return origin_ptr;
}
int use_count() const noexcept { // use_count()函數(shù)獲取引用計數(shù)
return origin_ptr == nullptr ? 0 : refCount->use_count();
}
void reset()noexcept { // reset()重置指針
SharedPtr().swap(*this);
}
void reset(nullptr_t) noexcept {
reset();
}
void reset(T* ptr)noexcept {
SharedPtr(ptr).swap(*this);
}
bool unique()noexcept { // unique() 查看是否資源獨有
return refCount == nullptr ? false : (refCount->use_count() == 1);
}
void swap(SharedPtr& rhs) noexcept{ // swap()交換對象內(nèi)容
std::swap(origin_ptr, rhs.origin_ptr); // 這里必須顯示指定是std命名空間！
std::swap(refCount, rhs.refCount);
}
};
int main() {
int* a = new int(2);
SharedPtr<int>p(a); //測試構(gòu)造函數(shù)
cout << p.use_count() << endl;
cout << *p << endl;
SharedPtr<int>q(p); //測試拷貝構(gòu)造
cout << p.use_count() << endl;
cout << q.use_count() << endl;
SharedPtr<int>n = p; //測試賦值運算符
cout << p.use_count() << endl;
cout << n.use_count() << endl;
SharedPtr<int>m = move(p); //測試右值引用賦值運算符
cout << q.use_count() << endl;
// cout << p.get_count() << endl;
q.reset();
cout << q.get() << endl;
return 0;
}C++ 簡單實現(xiàn)shared_ptr
共享指針
管理指針的存儲，提供有限的垃圾回收工具，并可能與其他對象共享該管理。
shared_ptr類型的對象都能夠獲得指針的所有權(quán)并共享該所有權(quán)：一旦它們獲得所有權(quán)，當最后一個所有者釋放該所有權(quán)時，指針的所有者組就負責刪除該所有者。
shared_ptr對象在自身被銷毀后，或者一旦其值因賦值操作或顯式調(diào)用 shared_ptr::reset 而發(fā)生更改，就會釋放其共同擁有的對象的所有權(quán)。一旦通過指針共享所有權(quán)的所有shared_ptr對象都釋放了此所有權(quán)，則將刪除托管對象（通常通過調(diào)用 ::delete，但在構(gòu)造時可能會指定不同的刪除程序）。
shared_ptr對象只能通過復制其值來共享所有權(quán)：如果從同一個（非shared_ptr）指針構(gòu)造（或創(chuàng)建）兩個shared_ptr，則它們都將擁有該指針而不共享它，當其中一個對象釋放它（刪除其托管對象）并使另一個指向無效位置時，會導致潛在的訪問問題。
此外，shared_ptr對象可以通過指針共享所有權(quán)，同時指向另一個對象。此功能稱為別名，通常用于指向成員對象，同時擁有它們所屬的對象。因此，shared_ptr可能與兩個指針相關：
- 存儲的指針，它是它所指向的指針，也是它使用運算符* 取消引用的指針。
- 擁有的指針（可能是共享的），這是所有權(quán)組負責在某個時刻刪除的指針，并且它被視為一種用途。
通常，存儲的指針和擁有的指針引用同一對象，但別名shared_ptr對象（使用別名構(gòu)造函數(shù)及其副本構(gòu)造的對象）可能引用不同的對象。
不擁有任何指針的shared_ptr稱為空shared_ptr。不指向任何對象的shared_ptr稱為 null shared_ptr，不應取消引用。請注意，空shared_ptr不一定是 null shared_ptr，null shared_ptr不一定是空shared_ptr。
shared_ptr對象通過運算符 * 和 -> 提供對它們所指向的對象的訪問，從而復制有限的指針功能。出于安全原因，它們不支持指針算術。
相關類weak_ptr能夠與shared_ptr對象共享指針，而無需擁有它們。
成員函數(shù)
（構(gòu)造函數(shù)）構(gòu)造shared_ptr（公共成員函數(shù)） （析構(gòu)函數(shù)）銷毀shared_ptr（公共成員函數(shù)） operator= shared_ptr賦值（公共成員函數(shù)） swap 交換內(nèi)容（公共成員函數(shù)） reset 重置指針（公共成員函數(shù)） get 獲取指針（公共成員函數(shù)） operator* 取消引用對象（公共成員函數(shù)） operator-> 取消引用對象成員（公共成員函數(shù)） operator[] (C++17)提供到被存儲數(shù)組的帶下標訪問(公開成員函數(shù)) use_count 返回計數(shù)（公共成員函數(shù)） unique(C++20前) 檢查是否唯一（公共成員函數(shù)） operator bool 檢查是否不為空（公共成員函數(shù)） owner_before 基于所有者的共享指針排序（公共成員函數(shù)模板） 非成員函數(shù) swap 交換shared_ptr對象的內(nèi)容（函數(shù)模板） relational operators 關系運算符 ==， ！=， <， <=， >， >= （函數(shù)模板 ） ostream operator<< 將存儲的指針的值輸出到輸出流（函數(shù)模板） 具體功能： make_shared，make_shared_for_overwrite(C++20) 創(chuàng)建管理一個新對象的共享指針（函數(shù)模板） allocate_shared，allocate_shared_for_overwrite(C++20) 創(chuàng)建管理一個用分配器分配的新對象的共享指針（函數(shù)模板） static_pointer_cast，dynamic_pointer_cast，const_pointer_cast，reinterpret_pointer_cast (C++17)應用 static_cast、dynamic_cast、const_cast 或 reinterpret_cast 到被存儲指針(函數(shù)模板) get_deleter 返回指定類型中的刪除器，若其擁有（函數(shù)模板）
cpp
#include <utility>
#include <cstddef>
class ref_count
{
public:
int use_count() const noexcept { return count_; }
void inc_ref() noexcept { ++count_; }
int dec_ref() noexcept { return --count_; }
private:
int count_{1};
};
template <typename T>
class Shared_ptr
{
public:
constexpr Shared_ptr() noexcept = default;
constexpr Shared_ptr(nullptr_t) noexcept : Shared_ptr() {}
explicit Shared_ptr(T *ptr) : ptr_{ptr}
{
if (ptr_ != nullptr)
{
rep_ = new ref_count{};
}
}
Shared_ptr(const Shared_ptr &rhs) noexcept : ptr_{rhs.ptr_}, rep_{rhs.rep_}
{
if (ptr_ != nullptr)
{
rep_->inc_ref();
}
}
Shared_ptr(Shared_ptr &&rhs) noexcept : ptr_{rhs.ptr_}, rep_{rhs.rep_}
{
rhs.ptr_ = nullptr;
rhs.rep_ = nullptr;
}
~Shared_ptr() noexcept
{
if (rep_ != nullptr && rep_->dec_ref() == 0)
{
delete ptr_;
delete rep_;
}
}
Shared_ptr &operator=(const Shared_ptr &rhs)
{
Shared_ptr{rhs}.swap(*this);
return *this;
}
Shared_ptr &operator=(Shared_ptr &&rhs)
{
Shared_ptr{std::move(rhs)}.swap(*this);
return *this;
}
void reset() noexcept
{
Shared_ptr{}.swap(*this);
}
void reset(nullptr_t) noexcept
{
reset();
}
void reset(T *ptr)
{
Shared_ptr{ptr}.swap(*this);
}
void swap(Shared_ptr &rhs) noexcept
{
std::swap(ptr_, rhs.ptr_);
std::swap(rep_, rhs.rep_);
}
T *get() const noexcept
{
return ptr_;
}
long use_count() const noexcept
{
return rep_ == nullptr ? 0 : rep_->use_count();
}
bool unique() const noexcept
{
return rep_->use_count() == 1;
}
T &operator*() const noexcept
{
return *ptr_;
}
T &operator->() const noexcept
{
return ptr_;
}
explicit operator bool() const noexcept
{
return static_cast<bool>(ptr_);
}
private:
T *ptr_{nullptr};
ref_count *rep_{nullptr};
};
template <typename T, typename... Args>
auto make_Shared(Args &&...args)
{
return Shared_ptr<T>{new T(std::forward(args)...)};
}
到此這篇關于C++ shared_ptr實現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關C++ shared_ptr實現(xiàn)內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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