RAII&智能指针

RAII：资源分配及初始化。但是这个翻译并没有显示出这个惯用法的真正内涵。RAII的好处在于它提供了一种资源自动管理的方式，当出现异常，回滚等现象时，RAII可以正确的释放资源。

内存泄漏会导致：

            1.内存耗尽 2.其他程序可能用不了了 3.程序崩溃

在资源的获取和释放之间，我们通常会使用资源，但常常一些不可预计的异常会在资源使用过程中产生，这就使资源没有得到正确的释放。但是我们其实是可以捕捉异常的，但是捕捉异常会使得代码冗余杂乱，量大而且可读性比较低。

比如：

void DoSomething(){    int *p=new int(1);    cout<<"DoSomething()"<<endl;}void Test(){   try   {      DoSomething();   }   catch(...)   {      delete p;      throw;   }}

这样短短一个代码看起来却很杂乱，而且也不好控制。

所以我们引出了智能指针。智能指针的实现原理就是RAII。

智能指针(smart pointer)是存储指向动态分配（堆）对象指针的类，用于生存期控制，能够确保自动正确的销毁动态分配的对象，防止内存泄露。它的一种通用实现技术是使用引用计数(reference count)。智能指针类将一个计数器与类指向的对象相关联，引用计数跟踪该类有多少个对象共享同一指针。每次创建类的新对象时，初始化指针并将引用计数置为1；当对象作为另一对象的副本而创建时，拷贝构造函数拷贝指针并增加与之相应的引用计数；对一个对象进行赋值时，赋值操作符减少左操作数所指对象的引用计数（如果引用计数为减至0，则删除对象），并增加右操作数所指对象的引用计数；调用析构函数时，构造函数减少引用计数（如果引用计数减至0，则删除基础对象）。

下面介绍几个Boost库中的智能指针。

1. AutoPtr

AutoPtr的实现主要是管理权转移。它没有考虑引用计数，当用一个对象构造另一个对象时，会转移这种拥有关系。

template<class T>class AutoPtr{//friend ostream& operator<< <T>(ostream& os, const AutoPtr<T>& ap);public:AutoPtr(T* ptr):_ptr(ptr){}~AutoPtr(){if (_ptr!=NULL){delete _ptr;}}AutoPtr(AutoPtr<T>& ap):_ptr(ap._ptr){ap._ptr = NULL;}public:AutoPtr<T>& operator=(const AutoPtr<T>& ap){if (this != ap){delete _ptr;_ptr = ap._ptr;ap._ptr = NULL;return _ptr;}}T& operator*(){return *_ptr;}T* operator->(){return _ptr;}public:T* GetPtr(){return _ptr;}private:T* _ptr;};

旧版的AutoPtr在它的成员函数中有一个变量owner，在构架对象的时候owner为true。当用它去构建新的对象时，他自己的owner变为false，新对象的owner为true。赋值重载的时候也是，新对象的owner是true。这样在析构的时候只要判断owner的状态是否为true，当为true时，将这块空间delete即可。

template<class T>class AutoPtr{public:AutoPtr(T* ptr):_ptr(ptr), owner(true){}~AutoPtr(){if (owner){delete _ptr;}}AutoPtr(AutoPtr<T>& ap):_ptr(ap._ptr), owner(true){ap._ptr = NULL;ap.owner = false;}public:AutoPtr<T>& operator=(const AutoPtr<T>& ap){if (this != ap){delete _ptr;_ptr = ap._ptr;ap.owner = false;owner = true;return _ptr;}}}

看起来旧的比新的好。AutoPtr最大的缺点就是只能有一个指针管理一块空间。那么为什么新的还取代了旧的呢？看下面

AutoPtr<int> ap1(new int(1));  if (1)  {   AutoPtr<int> ap2(ap1);  }  *ap1 = 3;

这段代码是用旧版本实现的智能指针（ap1）指向一个动态开辟的内存，然后在if条件语句中又有一个ap2指向这块内存,我们会知道，根据旧版的智能指针的实现原理，ap1的_owner为false，ap2的_owner为true。那么除了if条件语句的局部作用域，ap2就自动调用析构函数释放内存，那么当我们在外面*ap1=3时，访问到的是一块已经被释放了的内存，那么程序这时就会出现问题。

如果是新版的auto_ptr，它提供了一个公有成员函数GetPtr(),可以获取指针_ptr，当发生这种情况时，它可以先判断_ptr是否为空，然后才去访问内存。旧版本这样做是无用的，因为ap1的_ptr并不为空。

2.ScopePtr//守卫指针

这个类型的指针简单来说就是简单粗暴的防拷贝。

template<class T>class ScopedPtr{public:ScopedPtr(T* ptr):_ptr(ptr){}~ScopedPtr(){if (_ptr != NULL){delete _ptr;}}protected:ScopedPtr(const ScopedPtr<T>& sp);ScopedPtr<T>& operator=(ScopedPtr<T>& sp);public:T& operator*(){return *_ptr;}T* operator->(){return _ptr;}private:T* _ptr;};

将拷贝构造函数和赋值重载函数只声明不实现，而且是Protected.就是为了防止在类外实现的情况发生，简单粗暴哈哈。

3.SharedPtr

采用引用计数，构造一个对象时计数器为1，用这个对象去拷贝构造另一个新的对象时，计数器增加1.去赋值给另一个对象时，计数器同样加1.析构时计数器减1.当计数器值为1时，便可delete这块空间。

template<class T>class SharedPtr{public:SharedPtr(T* ptr):_ptr(ptr), _pcount(new int(1)){}~SharedPtr(){_Release();}SharedPtr(SharedPtr<T>& sp){_ptr = sp._ptr;_pcount = sp._pcount;(*_pcount)++;}public:SharedPtr<T>& operator=(const SharedPtr<T>& sp){if (_ptr != sp._ptr){_Release();_ptr = sp._ptr;_pcount = sp._pcount;(*_pcount)++;}return *this;}T& operator*(){return *_ptr;}T* operator->(){return _ptr;}long UseCount(){return *(_pcount);}T* GetPtr(){return _ptr;}private:T* _ptr;int* _pcount;Del _del;void _Release(){if (--(*_pcount) == 0){_del(_ptr);delete(_pcount);}}};

在这些指针中最常用到的就是SharedPtr了。但是SharedPtr也存在问题。

1. 线程安全（这个问题我这个级别还不能很好地解决哈哈。等着我变成大神，就办了它。。。）

2. 循环引用

   什么是循环引用呢？？给小伙伴举个例子来说明一下。

void test2(){SharedPtr<Node> cur(new Node(1));SharedPtr<Node> next(new Node(2));cur->_next = next;next->_prev = cur;}struct Node{Node(int d):_data(d), _next(NULL), _prev(NULL){}int _data;SharedPtr<Node> _next;SharedPtr<Node> _prev;};int main(){test2();getchar();return 0;}

运行这段代码回发现并没有输出。没有输出的原因是  cur,next的引用计数都是2，当出了test2的作用域时，分别调用析构函数，二者的引用计数都减为1.但是cur靠next->_prev指着，next靠cur->_next指着，两个都在等对方先delete自己的引用计数才能减到0，自己才能delete，这就导致二者都不会delete了。要解决这个问题呢，我们就要引用第四种只能指针了。。那就是WeakPtr了。WeakPtr可以说就是为了SharedPtr准备的。因为WeakPtr的构造函数只接受SharedPtr类型的对象。

struct Node{Node(int d):_data(d), _next(NULL), _prev(NULL){}int _data;WeakPtr<Node> _next;WeakPtr<Node> _prev;};

WeakPtr不增加引用计数。这样next->_prev和cur->_next两个指针就不会增加引用计数，也就不会出现循环引用的问题了。

3.定制删除器

当SharedPtr类型的指针遇到其他有些类型的指针时，它就不行了。。。。哦哦。。为什么说他不行了呢，因为SharedPtr只能解决new 出来的东西。那么对于文件类型的指针呢，malloc出来的东西呢。这就需要我们为他们量身定制解决方法啦。

在这里，又要讲到另外一个知识点了。那就是仿函数。它就是能把对象当做函数调用一样的使用。

template<class T>struct Less{   bool operator()(const T& l,const T& r)   {      retrun l>r;   }}int main(){   Less less;   cout<<less(1.2)<<endl;//使用对象去调用类里面的函数}

接下来就是定制删除器

template<class T ,class Del = Delete<T>>class SharedPtr{public:SharedPtr(T* ptr):_ptr(ptr), _pcount(new int(1)){}SharedPtr(T* ptr,Del del):_ptr(ptr), _pcount(new int(1)), _del(del){}~SharedPtr(){_Release();}SharedPtr(SharedPtr<T,Del>& sp){_ptr = sp._ptr;_pcount = sp._pcount;(*_pcount)++;}public:SharedPtr<T, Del>& operator=(const SharedPtr<T, Del>& sp){if (_ptr != sp._ptr){_Release();_ptr = sp._ptr;_pcount = sp._pcount;(*_pcount)++;}return *this;}T& operator*(){return *_ptr;}T* operator->(){return _ptr;}long UseCount(){return *(_pcount);}T* GetPtr(){return _ptr;}private:T* _ptr;int* _pcount;Del _del;void _Release(){if (--(*_pcount) == 0){_del(_ptr);delete(_pcount);}}};template<class T>struct Free                          //free{void operator()(void* ptr){cout << "free" << endl;free(ptr);ptr = NULL;}};template<class T>struct Delete                         //delete{void operator()(T* ptr){cout << "Del" << endl;delete(ptr);ptr = NULL;}};template<class T>struct Fclose                            //fclose{void operator()(void* ptr){cout << "Fclose" << endl;fclose((FILE*)ptr);}};

最后我们来总结一下：

1. AutoPtr   管理权转移-》不要使用

2. ScopePtr  防拷贝-》简单粗暴

3. SharedPtr 引用计数-》增减引用计数，最有一个对象释放

4. xxxArray  管理对象数组-》operator[]

5. WearPtr   弱指针，辅助SharedPtr.解决循环引用

说了这么多，比较啰嗦哈