C++面试题（四）——智能指针的原理和实现

C++面试题（一）、（二）和（三）都搞定的话，恭喜你来到这里，这基本就是c++面试题的最后一波了。

     1，你知道智能指针吗？智能指针的原理。
     2，常用的智能指针。
     3，智能指针的实现。

　　1答案：智能指针是一个类，这个类的构造函数中传入一个普通指针，析构函数中释放传入的指针。智能指针的类都是栈上的对象，所以当函数（或程序）结束时会自动被释放，

     2， 最常用的智能指针： 

              1）std::auto_ptr，有很多问题。 不支持复制（拷贝构造函数）和赋值（operator =），但复制或赋值的时候不会提示出错。因为不能被复制，所以不能被放入容器中。

              2) C++11引入的unique_ptr， 也不支持复制和赋值，但比auto_ptr好，直接赋值会编译出错。实在想赋值的话，需要使用：std::move。

               例如：

                    std::unique_ptr<int> p1(new int(5));
                    std::unique_ptr<int> p2 = p1; // 编译会出错
                    std::unique_ptr<int> p3 = std::move(p1); // 转移所有权, 现在那块内存归p3所有, p1成为无效的指针.

              3) C++11或boost的shared_ptr，基于引用计数的智能指针。可随意赋值，直到内存的引用计数为0的时候这个内存会被释放。

              4）C++11或boost的weak_ptr，弱引用。 引用计数有一个问题就是互相引用形成环，这样两个指针指向的内存都无法释放。需要手动打破循环引用或使用weak_ptr。顾名思义，weak_ptr是一个弱引用，只引用，不计数。如果一块内存被shared_ptr和weak_ptr同时引用，当所有shared_ptr析构了之后，不管还有没有weak_ptr引用该内存，内存也会被释放。所以weak_ptr不保证它指向的内存一定是有效的，在使用之前需要检查weak_ptr是否为空指针。

     3， 智能指针的实现

      下面是一个基于引用计数的智能指针的实现，需要实现构造，析构，拷贝构造，=操作符重载，重载*-和>操作符。

[cpp]  view plain copy

1. template <typename T>  
2. class SmartPointer {  
3. public:  
4.     //构造函数  
5.     SmartPointer(T* p=0): _ptr(p), _reference_count(new size_t){  
6.         if(p)  
7.             *_reference_count = 1;   
8.         else  
9.             *_reference_count = 0;   
10.     }  
11.     //拷贝构造函数  
12.     SmartPointer(const SmartPointer& src) {  
13.         if(this!=&src) {  
14.             _ptr = src._ptr;  
15.             _reference_count = src._reference_count;  
16.             (*_reference_count)++;  
17.         }  
18.     }  
19.     //重载赋值操作符  
20.     SmartPointer& operator=(const SmartPointer& src) {  
21.         if(_ptr==src._ptr) {  
22.             return *this;  
23.         }  
24.         releaseCount();  
25.         _ptr = src._ptr;  
26.         _reference_count = src._reference_count;  
27.         (*_reference_count)++;  
28.         return *this;  
29.     }  
30.   
31.     //重载操作符  
32.     T& operator*() {  
33.         if(ptr) {  
34.             return *_ptr;  
35.         }  
36.         //throw exception  
37.     }  
38.     //重载操作符  
39.     T* operator->() {  
40.         if(ptr) {  
41.             return _ptr;  
42.         }  
43.         //throw exception  
44.     }  
45.     //析构函数  
46.     ~SmartPointer() {  
47.         if (--(*_reference_count) == 0) {  
48.             delete _ptr;  
49.             delete _reference_count;  
50.         }  
51.     }  
52. private:  
53.     T *_ptr;  
54.         size_t *_reference_count;  
55.         void releaseCount() {  
56.         if(_ptr) {  
57.             (*_reference_count)--;  
58.                 if((*_reference_count)==0) {  
59.                     delete _ptr;  
60.                     delete _reference_count;  
61.                 }  
62.         }  
63.         }  
64. };  
65.   
66. int main()   
67. {  
68.     SmartPointer<char> cp1(new char('a'));  
69.     SmartPointer<char> cp2(cp1);  
70.     SmartPointer<char> cp3;  
71.     cp3 = cp2;  
72.     cp3 = cp1;  
73.     cp3 = cp3;  
74.     SmartPointer<char> cp4(new char('b'));  
75.     cp3 = cp4;  
76. }  

FROM:  http://blog.csdn.net/worldwindjp/article/details/18843087