记录一下,希望以后会用到。
假若我们有一个类的成员变量需要共享,希望在使用时保留,没有用到时就delete掉,那要怎么设计?
假设我们有共享数据share_data,对象A,B,C有指向该share_data,如果我们只是在析构函数中单方面地释放关联的share_data,比如A不再需要share_data,并且单方面释放了share_data,那会造成一个问题:B和C还要用share_data呢,但A却把它释放了。因此只有当最后一个指向share_data的对象销毁时,share_data才可以释放。
引用计数可以解决这样的问题。它的思想是对share_data进行计数,当有对象指向它时,计数加一,当对象不再指向时就计数减一,当计数为0时,就释放share_data。
若果用C/C++,要怎样设计?
引用计数的工作方式如下:
- 除了初始化对象外,每个构造函数(拷贝构造函数除外)还要创建一个引用计数器,用来记录有多少对象与正在创建的对象共享状态。当我们创建一个对象时,只有一个对象共享状态,因此将计数器初始化为1.
- 拷贝构造函数不分配新的计数器,而是拷贝给定对象的数据成员,包括计数器。拷贝构造函数递增共享的计数器,指出给定对象的状态又被一个新用户所共享。
- 析构函数递减计数器,指出共享状态的用户又少了一个。如果计数器变为0,则下析构函数释放状态。
- 拷贝赋值运算符递增右侧运算对象的计数器,递减左侧运算对象的计数器。如果左侧运算对象的计数器变为0,意味着它的共享状态没有用户了,拷贝赋值运算符就必须销毁状态。
从上述的描述中,我们必须把计数器也共享了,不能直接作为对象的成员。以下例子说明原因。
Test p1("123"); Test p2(p1); // p1和p2都指向相同的string Test p3(p1); // p1、p2和p3都指向相同的string
如果引用计数器保存在每个对象中,当创建p3时可以递增p1中的计数器并将其拷贝到p3,但要如何更新p2中的计数器?
因此我们需要把共享数据和计数器保存到动态内存中。当拷贝或复制对象时,我们拷贝指向计数器的指针,使得副本和原对象都会指向相同相同的计数器。
以下给出实现代码:
1 class test { 2 public: 3 // 构造函数分配新的string和新的计数器,将计数器置为1 4 test(const string& s = string()) : 5 ps(new string(s)), i(0), use(new size_t(1)) {} 6 7 // 拷贝构造函数拷贝所有数据成员,并递增计数器 8 test(const test& p) : 9 ps(p.ps), i(p.i), use(p.use) { 10 ++*use; 11 } 12 13 test& operator = (const test&); 14 15 ~test(); 16 17 private: 18 string* ps; 19 int i; 20 size_t* use; // 用来记录有多少个对象共享*ps的成员 21 }; 22 23 test::~test() { 24 if (--*use == 0) { // 如果引用计数变为0 25 delete ps; // 释放string内存 26 delete use; // 释放计数器内存 27 } 28 } 29 30 test& test::operator=(const test& rhs) { 31 ++*rhs.use; // 递增右侧运算对象的引用计数 32 if (--*use == 0) { // 递减本对象的引用计数 33 delete ps; // 如果没有其他用户 34 delete use; // 释放本对象分配的成员 35 } 36 37 use = rhs.use; // 拷贝数据 38 i = rhs.i; 39 ps = rhs.ps; 40 41 return *this; // 返回本对象 42 } 43