C++ 简易string类实现（五）-进一步抽象

来源：互联网发布：淘宝国际卖家编辑：程序博客网时间：2024/06/18 09:55

前四篇所叙述的每一件事情，都必须动用到我们感兴趣的那个class的源代码.但如果我们想要将reference counting施行于程序库中一个名为Widget的class呢？程序库的行为不是我们可以更改的，所以没办法让Widget继承自RCObject，也就无法对Widget使用smart RCPtrs.

但只要稍微修改设计，我们就可以为任何类型加上reference counting能力.

首先，让我们考虑，如果令Widget继承自RCObject，我们的设计看起来将如何.这种情况下，我们必须增加一个RCWidget class给clients使用，但每件事情都极类似先前的String/StringValue例子：RCWidget扮演String角色，Widget扮演StringValue的角色.整个设计看起来去如下：
这里写图片描述
现在我们可以将”计算机科学领域中大部分问题得以解决”的原理施展出来.我们可以加上一层间接性.是的，我们增加一个新的CountHolder class，用以持有引用次数，并令CountHolder继承自RCObject.我们也令CountHolder内含一个指针，指向一个Widget.然后将smart RCPtr template以同样聪明的RCIPtr template取代，后者知道CountHolder class 的存在.RCIPtr的”I”意指”indirect”（间接）.修改后的设计如下：
这里写图片描述
就像”StringValue只是实现细节，不需要让String的用户知道”一样，CountHolder也是实现细节，不需要让RCWidget的用户知道.事实上，它是RCIPtr的实现细节，所以我们把它嵌套放进RCIPtr class的内部.RCIPtr的声明如下：

template<typename T>class RCIPtr{public:    RCIPtr(T* realPtr = nullptr);    RCIPtr(const RCIPtr& rhs_);    RCIPtr& operator=(const RCIPtr& rhs_);    ~RCIPtr();public:    const T* operator->() const;    T* operator->();    const T& operator*() const;    T& operator*();private:    void init();    void makeCopy();private:    struct CountHolder : public RCObject    {        T* ptr;        ~CountHolder()        {            if (ptr != nullptr)            {                delete ptr;                ptr = nullptr;            }        }    };    CountHolder* _counter;};

RCIPtr和RCPtr之间存在两个差异.第一，”RCPtr对象”之间指向实值，而”RCIPtr对象”通过中介层”CountHolder”对象指向实值；第二，RCIPtr将operator->和operator*重载了，如此一来，只要有non-const access发生于被指物上，copy-on-write（写时进行复制）就会自动执行.

RCIPtr定义如下：

template<typename T>void RCIPtr<T>::init(){    if (_counter->isShareable() == false)    {        auto oldptr = _counter->ptr;        _counter = new CountHolder();        _counter->ptr = new T(*oldptr);    }    _counter->addReference();}template<typename T>RCIPtr<T>::RCIPtr(T* realPtr /* = nullptr */)    : _counter(new CountHolder()){    _counter->ptr = realPtr;    init();}template<typename T>RCIPtr<T>::RCIPtr(const RCIPtr& rhs_)    : _counter(rhs_._counter){    init();}template<typename T>RCIPtr<T>& RCIPtr<T>::operator=(const RCIPtr& rhs_){    if (_counter ！ = rhs_._counter)    {        _counter->removeReference();        _counter = rhs_._counter;        init();    }    return *this;}template<typename T>RCIPtr<T>::~RCIPtr(){    _counter->removeReference();}template<typename T>const T* RCIPtr<T>::operator->() const{    return _counter->ptr;}template<typename T>T* RCIPtr<T>::operator->(){    makeCopy();    return _counter->ptr;}template<typename T>const T& RCIPtr<T>::operator*() const{    return *(_counter->ptr);}template<typename T>T& RCIPtr<T>::operator*(){    makeCopy();    return *(_counter->ptr);}template<typename T>void RCIPtr<T>::makeCopy(){    if (_counter->isShared())    {        auto oldptr = _counter->ptr;        _counter->removeReference();        _counter = new CountHolder();        _counter->ptr = new T(*oldptr);        _counter->addReference();    }}

有了RCIPtr，RCWidget的实现就很容易了，因为RCWidget的每一个函数都只是通过底层的RCIPtr转调对应的Widget函数.示例如下：

class Widget{public:    void doThis()    {        std::cout << "doThis" << std::endl;    }};class RCWidget{public:    void doThis()    {        _value->doThis();    }private:    RCIPtr<Widget> _value;};

对于String类，我们只需要将C++ 简易string类实现（一）参考上述Widget和RCWidget的例子，生成一个对应的RCString就OK了；

小结：通过不断的抽象，最终将引用计数类和用户自定义类完全解耦，而且引用计数类还可以重用于其它用户自定义类，简直完美！！！

完整代码如下：

class RCObject{public:    RCObject();    RCObject(const RCObject& rhs_);    //使RCObject成为抽象基类，但该纯虚函数需要提供    //定义，不然会使被继承的类无法在栈上创建（原因可    //查阅如何仅在堆上或栈上分配内存）    virtual ~RCObject() = 0;       public:    void addReference();    void removeReference();    void  markUnshareable();    bool isShareable() const;    bool isShared() const;private:    RCObject& operator=(const RCObject&) = delete;private:    int refCount;    bool shareable;};template<typename T>class RCIPtr{public:    RCIPtr(T* realPtr = nullptr);    RCIPtr(const RCIPtr& rhs_);    RCIPtr& operator=(const RCIPtr& rhs_);    ~RCIPtr();public:    const T* operator->() const;    T* operator->();    const T& operator*() const;    T& operator*();private:    void init();    void makeCopy();private:    struct CountHolder : public RCObject    {        T* ptr;        ~CountHolder()        {            if (ptr != nullptr)            {                delete ptr;                ptr = nullptr;            }        }    };    CountHolder* _counter;};

RCObject::RCObject()    :refCount(0), shareable(true)   //refCount初始化为0，其值完全有RCPtr控制{}RCObject::RCObject(const RCObject&)//调用无参构造函数，注意：该调用仅能在//初始化成员列表里，如果在函数实现内调用，//那么仅仅是在栈上生成新的对象，而不是完成//该对象的成员初始化    :RCObject(){    std::cout << "RCObject" << std::endl;}RCObject::~RCObject(){    //std::cout << "~RCObject" << std::endl;}void RCObject::addReference(){    ++refCount;}void RCObject::removeReference(){    if (--refCount == 0)    {        delete this;    }}void RCObject::markUnshareable(){    shareable = false;}bool RCObject::isShareable() const{    return shareable;}bool RCObject::isShared() const{    return refCount > 1;}template<typename T>void RCIPtr<T>::init(){    if (_counter->isShareable() == false)    {        auto oldptr = _counter->ptr;        _counter = new CountHolder();        _counter->ptr = new T(*oldptr);    }    _counter->addReference();}template<typename T>RCIPtr<T>::RCIPtr(T* realPtr /* = nullptr */)    : _counter(new CountHolder()){    _counter->ptr = realPtr;    init();}template<typename T>RCIPtr<T>::RCIPtr(const RCIPtr& rhs_)    : _counter(rhs_._counter){    init();}template<typename T>RCIPtr<T>& RCIPtr<T>::operator=(const RCIPtr& rhs_){    if (_counter ！ = rhs_._counter)    {        _counter->removeReference();        _counter = rhs_._counter;        init();    }    return *this;}template<typename T>RCIPtr<T>::~RCIPtr(){    _counter->removeReference();}template<typename T>const T* RCIPtr<T>::operator->() const{    return _counter->ptr;}template<typename T>T* RCIPtr<T>::operator->(){    makeCopy();    return _counter->ptr;}template<typename T>const T& RCIPtr<T>::operator*() const{    return *(_counter->ptr);}template<typename T>T& RCIPtr<T>::operator*(){    makeCopy();    return *(_counter->ptr);}template<typename T>void RCIPtr<T>::makeCopy(){    if (_counter->isShared())    {        auto oldptr = _counter->ptr;        _counter->removeReference();        _counter = new CountHolder();        _counter->ptr = new T(*oldptr);        _counter->addReference();    }}

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