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。

    template <typename T>
    class SmartPointer {
    public:
        //构造函数
        SmartPointer(T* p=0): _ptr(p), _reference_count(new size_t){
            if(p)
                *_reference_count = 1;
            else
                *_reference_count = 0;
        }
        //拷贝构造函数
        SmartPointer(const SmartPointer& src) {
            if(this!=&src) {
                _ptr = src._ptr;
                _reference_count = src._reference_count;
                (*_reference_count)++;
            }
        }
        //重载赋值操作符
        SmartPointer& operator=(const SmartPointer& src) {
            if(_ptr==src._ptr) {
                return *this;
            }
            releaseCount();
            _ptr = src._ptr;
            _reference_count = src._reference_count;
            (*_reference_count)++;
            return *this;
        }
     
        //重载操作符
        T& operator*() {
            if(ptr) {
                return *_ptr;
            }
            //throw exception
        }
        //重载操作符
        T* operator->() {
            if(ptr) {
                return _ptr;
            }
            //throw exception
        }
        //析构函数
        ~SmartPointer() {
            if (--(*_reference_count) == 0) {
                delete _ptr;
                delete _reference_count;
            }
        }
    private:
        T *_ptr;
            size_t *_reference_count;
            void releaseCount() {
            if(_ptr) {
                (*_reference_count)--;
                    if((*_reference_count)==0) {
                        delete _ptr;
                        delete _reference_count;
                    }
            }
            }
    };
     
    int main()
    {
        SmartPointer<char> cp1(new char('a'));
        SmartPointer<char> cp2(cp1);
        SmartPointer<char> cp3;
        cp3 = cp2;
        cp3 = cp1;
        cp3 = cp3;
        SmartPointer<char> cp4(new char('b'));
        cp3 = cp4;
    }

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