C++ boost库中的sp_counted_base实现解析

boost库中对sp_counted_base实现根据不同的体系配备了不同的实现体，这里主要分析x86体系下的gcc实现版本。

在正式介绍该函数之前，需要介绍三个函数的实现。

inline int atomic_exchange_and_add( int * pw, int dv )，这个函数的作用：

1. 返回pw存放的数值

2. 修改*pw = *pw + dv

只不过这两个操作都是原子操作，通过在锁操作数地址的情况下，xadd指令完成交换和加法操作。

inline void atomic_increment( int * pw )，该函数作用：

原子对pw里面存放的数值递增，也是在锁操作数地址的情况下，通过incl指令完成

inline int atomic_conditional_increment( int * pw )，该函数作用：

if(*pw) ++*pw

并返回修改前pw存放的数值，这里采用的是cmpxchgl指令，具体代码如下：

    int rv, tmp;    __asm__    (        "movl %0, %%eax\n\t"        "0:\n\t"        "test %%eax, %%eax\n\t"        "je 1f\n\t"        "movl %%eax, %2\n\t"        "incl %2\n\t"        "lock\n\t"        "cmpxchgl %2, %0\n\t"        "jne 0b\n\t"        "1:":        "=m"( *pw ), "=&a"( rv ), "=&r"( tmp ): // outputs (%0, %1, %2)        "m"( *pw ): // input (%3)        "cc" // clobbers    );

1. 将*pw存放的数值放入到eax寄存器中

2. 开始判断，如果eax寄存器中保存的数值=0，那么跳到7

3. 将eax里面的数值存放一份到tmp中

4. 对tmp里面的数值进行+1操作

5. 如果*pw里面的数值等于eax里面的数值（如果我们在将*pw的数值取出来之后，后续操作并没有改变*pw），那么将tmp数值写入到pw位置，并设置ZF=1，否则，将*pw里面的数值放入到eax中，也就是重新更新了eax里面的数值，让eax永远等于*pw里面存放的数值

6. 如果在我们准备修改*pw之前，*pw数值已经发生改变，说明这时候我们不能对*pw进行修改，否则会出现写后写的错误情况，此时就应该重新获取新的*pw，并在新的*pw上进行操作，并尝试在此对*pw进行修改，即跳转到2处。如果上步骤修改成功，那么就返回修改前的*pw数值

7. 返回*pw修改前的数值

sp_counted_base是包含在boost::detail命名空间下的一个类，大致原型如下：

<span style="font-size:18px;">class sp_counted_base{private:    sp_counted_base( sp_counted_base const & );    sp_counted_base & operator= ( sp_counted_base const & );    int use_count_;        // #shared    int weak_count_;       // #weak + (#shared != 0)public:    sp_counted_base(): use_count_( 1 ), weak_count_( 1 )    {    }    virtual ~sp_counted_base() // nothrow    {    }       virtual void dispose() = 0; // nothrow    virtual void destroy() // nothrow    {        delete this;    }    virtual void * get_deleter( sp_typeinfo const & ti ) = 0;    virtual void * get_untyped_deleter() = 0;    void add_ref_copy()    {        atomic_increment( &use_count_ );    }    bool add_ref_lock() // true on success    {        return atomic_conditional_increment( &use_count_ ) != 0;    }    void release() // nothrow    {        if( atomic_exchange_and_add( &use_count_, -1 ) == 1 )        {            dispose();            weak_release();        }    }    void weak_add_ref() // nothrow    {        atomic_increment( &weak_count_ );    }    void weak_release() // nothrow    {        if( atomic_exchange_and_add( &weak_count_, -1 ) == 1 )        {            destroy();        }    }    long use_count() const // nothrow    {        return static_cast<int const volatile &>( use_count_ );    }};</span>

首先从这个类的构造函数入口，其复制构造函数和赋值构造函数被声明为private，这样就避免了通过复制和赋值操作来产生一个新的对象。

那么新的对象如何产生呢？

只能通过定义来产生一个默认的对象，并且这个对象里面的两个成员变量都被赋值为默认值，也就是不能再构造这个对象的时候手动的指定成员变量的值。说到成员变量，sp_counted_base有两个私有的成员变量。

use_count_，主要用于shared_ptr智能指针用来管理计数的。在后续的shared_ptr章节会有介绍。

weak_count_，用于weak_ptr智能指针用来管理计数的，在后续的weak_ptr会介绍。

说完构造函数，析构函数就比较简单了，由于这个类没有管理动态资源，故析构函数是一个空函数，并且实现为虚函数，主要用于管理子类的时候能够正确的调用子类的析构函数，而非错误的调用父类的析构函数。

• destroy函数，这个函数就是去销毁一个对象，当然这个对象可能是自身或者子类，也定义为虚函数，方便后续不同的子类来复写，从而实现多态。
• use_count函数，这个函数申明为const类型，表明这个函数不会对对象中的变量进行修改，返回use_count_变量的数值，只不过再返回的时候进行了类型的转换，这里使用了const volatile两个来修饰，说明这个变量首先对于返回值来说是一个常量，同时volatile同时告诉编译器这个常量的读取不能够从缓存在寄存器中进行读取，而要从内存中去读取，以防止数据的不一致性。
• add_ref_copy函数，调用atomic_increament函数对use_count_变量进行原子+1操作，这个函数主要供shared_ptr调用
  
• add_ref_lock函数，调用atomic_conditional_increament函数对use_count_变量+1操作，主要用于weak_ptr到shared_ptr转换时候使用，因为一个weak_ptr对象，如果计数为0，那么就无法转换为一个shared_ptr对象，这里正是通过atomic_conditional_increament函数来正确的管理计数。
• weak_add_ref函数，类型于add_ref_copy，只不过区别是对weak_count_变量+1操作
• weak_release函数，进行两部操作，首先将weak_count_修改为weak_count_-1，然后判断weak_count以前的数值是否为1，如果为1说明目前这个调用weak_release函数的对象是最后一个拥有某项资源的对象，那么就调用destory来释放这个对象，当然根据destory函数是一个虚函数，会释放具体的子类。
• release函数，这个函数是对use_count_变量进行类型与weak_release的操作，一点区别是不会直接调用destory函数，取而代之的是调用dispose和weak_release函数，其中dispose函数是一个纯虚函数，需要子类具体实现，目的是用于释放该对象所管理的具体资源，也就是给资源销毁一个时机。并通过weak_release来销毁该对象。
• 还有两个纯虚函数get_deleter和get_untyped_deleter，都需要子类去具体实现。