数据结构C++语言实现--准备工作一（智能指针类）

ichyw

发布于 2023-6-13 15:09

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数据结构C++语言实现系列文章的代码实现不使用STL库，在智能指针、异常类、顶层父类三大基础类上进行代码实现，本文介绍智能指针类。

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1.C++语言存在的问题

C++语言中没有垃圾回收机制，指针无法控制所指堆空间的生命周期，如果在动态申请堆空间后不释放堆空间，就会造成内存泄漏。

2.解决内存泄漏的方案

C++语言中提供了智能指针的方案解决内存泄漏的问题。使用智能指针，在指针生命周期结束时主动释放堆空间，一片堆空间最多由一个指针标识，同时杜绝指针运算和指针比较。

3.智能指针的设计方案

通过类模板（泛型编程）描述指针的行为，使用类模块就能够定义不同的指针对象。重载指针操作符”->”和”*”，利用智能指针对象模拟原生指针的行为。

4.智能指针实例

#ifndef SMARTPOINTER_H_INCLUDED
#define SMARTPOINTER_H_INCLUDED

#include <iostream>

using namespace std;

template<typename T>
class SmartPointer
{
protected:
    T *m_pointer;

public:
    SmartPointer(T *p = NULL)
    {
        this->m_pointer = p;
        cout << "construct function: SmartPointer()" << endl;
    }

    SmartPointer(const SmartPointer<T> &obj)
    {
        this->m_pointer = obj.m_pointer;
        const_cast<SmartPointer<T>&>(obj).m_pointer = NULL;
        cout << "copy construct function: SmartPointer(const SmartPointer<T> &obj)" << endl;
    }

    SmartPointer<T>& operator=(const SmartPointer<T> &obj)
    {
        if(this != &obj)
        {
            delete m_pointer;
            this->m_pointer = obj.m_pointer;
            const_cast<SmartPointer<T>&>(obj).m_pointer = NULL;
        }

        cout << "copy operation = function: SmartPointer<T>& operator=(const SmartPointer<T> &obj)" << endl;

        return *this;
    }

    T *operator->()
    {
        return m_pointer;
    }

    T &operator*()
    {
        return *m_pointer;
    }

    T *get()
{
        return m_pointer;
    }

    bool isFull()
{
        return (m_pointer == NULL);
    }

    ~SmartPointer()
    {
        cout << "deconstruct function:~SmartPointer()" << endl;
        delete m_pointer;
    }
};

#endif // SMARTPOINTER_H_INCLUDED


#include <iostream>
#include "SmartPointer.h"

using namespace std;

class Test
{
public:
    Test(int num = 0):i(num)
    {
        cout << "construct function:Test()" << endl;
    }

    Test(Test &obj)
    {
        cout << "copy construct function Test(Test &obj)" << endl;
        this->i = obj.value();
    }

    ~Test()
    {
       cout << "deconstruct function: ~Test()" << endl;
    }

    int value()
{
        return this->i;
    }

private:
    int i;
};

int main()
{
    SmartPointer<Test> sp = new Test(3);

    cout << sp->value() << endl;
    cout << (*sp).value() << endl;

    SmartPointer<Test> np;
    np = sp;

    cout << np->value() << endl;
    cout << (*np).value() << endl;

    cout << sp.isFull() << endl;
    cout << np.isFull() << endl;

    return 0;
}

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