auto_ptr解析
来源:互联网 发布:有关心理犯罪的网络剧 编辑:程序博客网 时间:2024/05/05 12:56
auto_ptr是当前C++标准库中提供的一种智能指针,或许相对于boost库提供的一系列眼花缭乱的智能指针, 或许相对于Loki中那个无所不包的智能指针,这个不怎么智能的智能指针难免会黯然失色。诚然,auto_ptr有这样那样的不如人意,以至于程序员必须像使用”裸“指针那样非常小心的使用它才能保证不出错,以至于它甚至无法适用于同是标准库中的那么多的容器和一些算法,但即使如此,我们仍然不能否认这个小小的auto_ptr所蕴含的价值与理念。
auto_ptr的出现,主要是为了解决“被异常抛出时发生资源泄漏”的问题。即如果我们让资源在局部对象构造时分配,在局部对象析构时释放。这样即使在函数执行过程时发生异常退出,也会因为异常能保证局部对象被析构从而保证资源被释放。auto_ptr就是基于这个理念而设计, 这最早出现在C++之父Bjarne Stroustrup的两本巨著TC++PL和D&E中,其主题为"resource acquisition is initialization"(raii,资源获取即初始化),然后又在Scott Meyer的<<More Effective C++>>中相关章节的推动下,被加入了C++标准库。
下面我就列出auto_ptr的源代码,并详细讲解每一部分。因为标准库中的代码要考虑不同编译器支持标准的不同而插入了不少预编译判断,而且命名可读性不是很强(即使是侯捷老师推荐的SGI版本的stl,可读性也不尽如人意), 这里我用了Nicolai M. Josuttis(<<The C++ standard library>>作者)写的一个auto_ptr的版本,并做了少许格式上的修改以易于分析阅读。
{
template<class T>
class auto_ptr
{
private:
T* ap;
public:
// constructor & destructor ----------------------------------- (1)
explicit auto_ptr (T* ptr = 0) throw() : ap(ptr){}
~auto_ptr() throw()
{
delete ap;
}
// Copy & assignment --------------------------------------------(2)
auto_ptr (auto_ptr& rhs) throw() :ap(rhs.release()) {}
template<class Y>
auto_ptr (auto_ptr<Y>& rhs) throw() : ap(rhs.release()) { }
auto_ptr& operator= (auto_ptr& rhs) throw()
{
reset(rhs.release());
return *this;
}
template<class Y>
auto_ptr& operator= (auto_ptr<Y>& rhs) throw()
{
reset(rhs.release());
return *this;
}
// Dereference----------------------------------------------------(3)
T& operator*() const throw()
{
return *ap;
}
T* operator->() const throw()
{
return ap;
}
// Helper functions------------------------------------------------(4)
// value access
T* get() const throw()
{
return ap;
}
// release ownership
T* release() throw()
{
T* tmp(ap);
ap = 0;
return tmp;
}
// reset value
void reset (T* ptr=0) throw()
{
if (ap != ptr)
{
delete ap;
ap = ptr;
}
}
// Special conversions-----------------------------------------------(5)
template<class Y>
struct auto_ptr_ref
{
Y* yp;
auto_ptr_ref (Y* rhs) : yp(rhs) {}
};
auto_ptr(auto_ptr_ref<T> rhs) throw() : ap(rhs.yp) { }
auto_ptr& operator= (auto_ptr_ref<T> rhs) throw()
{
reset(rhs.yp);
return *this;
}
template<class Y>
operator auto_ptr_ref<Y>() throw()
{
return auto_ptr_ref<Y>(release());
}
template<class Y>
operator auto_ptr<Y>() throw()
{
return auto_ptr<Y>(release());
}
};
}
1 构造函数与析构函数auto_ptr在构造时获取对某个对象的所有权(ownership),在析构时释放该对象。我们可以这样使用auto_ptr来提高代码安全性:int* p = new int(0);auto_ptr ap(p);从此我们不必关心应该何时释放p, 也不用担心发生异常会有内存泄漏。这里我们有几点要注意:1) 因为auto_ptr析构的时候肯定会删除他所拥有的那个对象,所有我们就要注意了,一个萝卜一个坑,两个auto_ptr不能同时拥有同一个对象。像这样:int* p = new int(0);auto_ptr ap1(p);auto_ptr ap2(p);因为ap1与ap2都认为指针p是归它管的,在析构时都试图删除p, 两次删除同一个对象的行为在C++标准中是未定义的。所以我们必须防止这样使用auto_ptr.2) 考虑下面这种用法:int* pa = new int[10];auto_ptr ap(pa);因为auto_ptr的析构函数中删除指针用的是delete,而不是delete [],所以我们不应该用auto_ptr来管理一个数组指针。3) 构造函数的explicit关键词有效阻止从一个“裸”指针隐式转换成auto_ptr类型。4) 因为C++保证删除一个空指针是安全的, 所以我们没有必要把析构函数写成:~auto_ptr() throw() { if(ap) delete ap;}2 拷贝构造与赋值与引用计数型智能指针不同的,auto_ptr要求其对“裸”指针的完全占有性。也就是说一个”裸“指针不能同时被两个以上的auto_ptr所拥有。那么,在拷贝构造或赋值操作时,我们必须作特殊的处理来保证这个特性。auto_ptr的做法是“所有权转移”,即拷贝或赋值的源对象将失去对“裸”指针的所有权,所以,与一般拷贝构造函数,赋值函数不同, auto_ptr的拷贝构造函数,赋值函数的参数为引用而不是常引用(const reference).当然,一个auto_ptr也不能同时拥有两个以上的“裸”指针,所以,拷贝或赋值的目标对象将先释放其原来所拥有的对象。这里的注意点是:1) 因为一个auto_ptr被拷贝或被赋值后, 其已经失去对原对象的所有权,这个时候,对这个auto_ptr的提领(dereference)操作是不安全的。如下:int* p = new int(0);auto_ptr ap1(p);auto_ptr ap2 = ap1;cout<<*ap1; //错误,此时ap1只剩一个null指针在手了这种情况较为隐蔽的情形出现在将auto_ptr作为函数参数按值传递,因为在函数调用过程中在函数的作用域中会产生一个局部对象来接收传入的auto_ptr(拷贝构造),这样,传入的实参auto_ptr就失去了其对原对象的所有权,而该对象会在函数退出时被局部auto_ptr删除。如下:void f(auto_ptr ap){cout<<*ap;}auto_ptr ap1(new int(0));f(ap1);cout<<*ap1; //错误,经过f(ap1)函数调用,ap1已经不再拥有任何对象了。因为这种情况太隐蔽,太容易出错了, 所以auto_ptr作为函数参数按值传递是一定要避免的。或许大家会想到用auto_ptr的指针或引用作为函数参数或许可以,但是仔细想想,我们并不知道在函数中对传入的auto_ptr做了什么, 如果当中某些操作使其失去了对对象的所有权, 那么这还是可能会导致致命的执行期错误。 也许,用const reference的形式来传递auto_ptr会是一个不错的选择。2)我们可以看到拷贝构造函数与赋值函数都提供了一个成员模板在不覆盖“正统”版本的情况下实现auto_ptr的隐式转换。如我们有以下两个类class base{};class derived: public base{};那么下列代码就可以通过,实现从auto_ptr到auto_ptr
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