智能指针的使用与陷阱

在包含指针的类中需要注意复制控制，复制指针时只复制指针中的地址，不会复制指针指向的对象。

大多数c++类采用三种方法管理指针成员：

1）指针成员采用常规指针型行为。

2）采用智能指针

3）采取值型行为

常规指针缺陷：可能会出现悬垂指针。当一个指针复制到另一个指针，两个指针指向同一个对象，当一个指针删除对象时，另一个指针不知道，所以出现悬垂指针。即使使用默认合成复制构造函数也会出现，类本身无法避免。

智能指针：加入了引用计数。引用计数跟踪该类有多少对象共享同一指针。当引用计数为0 时，删除对象。创建新类时，初始化指针并将引用计数置为1.进行复制时，增加相应引用计数值。赋值时，减少左操作数所指对象的引用计数的值（减至0，就删除对象），增加右操作数所指对象的引用计数的值。最后，调用析构函数时，减少引用计数的值。如果减至0，就删除对象。

值型类：复制时会new一个新的副本，指针所指向的对象是唯一的，每个类对象独立管理。

为了管理具有指针成员的类，必须定义三个复制控制成员：复制构造函数，赋值操作符和析构函数。这些成员可以定义指针成员的指针型行为或者值型行为。

c++出现内存问题的地方一般：

1）缓冲区溢出

2）悬垂指针/野指针

3）重复释放

4）内存泄漏

5）不配对的 new[]/delete

都可以通过智能指针很好的解决这些问题，比如：

1）->用vector/string或者自己写的buffer类管理，自动增加缓冲区大小，用成员函数操作，不直接通过野指针操作

2），3），4）->可以通过智能指针解决，只在对象析构的时候释放一次内存，引用计数为0的时候才删除指针，自动释放

5）->使用vector，自己释放内存

智能指针的陷阱：

这样的一个引用计数型智能指针目的是为了防止资源泄漏，但是只需要一个很小巧的代码就可以让这样的初衷化为乌有……

class A
{
public:
    A() {cout<<"A CON"<<endl;}
    ~A() {cout<<"A DES"<<endl;}
   void hold(CountedPtr<A> ptr)
    {
       m_ptr = ptr;
    }
private:
    CountedPtr<A> m_ptr;
};

void self_cir_area()
{
    CountedPtr<A> pA(new A());
    pA->hold(pA);
}

可以看见，一个对象A中有一个引用计数型智能指针，这样的设计可能会很常见（指向自身类型的结构体——链表）

但是，当自身循环引用发生的时候会怎么样呢？下面就来看看这么两句代码

CountedPtr<A> pA(new A());

这里我们新建一个资源，并且把这个资源的管理权移交给pA这个引用计数型智能指针对象管理。如此，pA中的引用计数被初始化为1。

pA->hold(pA);

这里，我们把pA对象传入给实例化的A对象中的引用计数型智能指针m_ptr，m_ptr执行这样的一个成员函数：

//assignment (unshare old and share new value)
CountedPtr<T>& operator= (const CountedPtr<T>& p) throw() {
           if (this != &p) {
                dispose();
                ptr = p.ptr;
                count = p.count;
                ++*count;
           }
           return *this;
}

因为这里很明显不是自身赋值，A中的m_ptr和pA不是同一个对象，所以进入if结构中调用下面的内容。dispose是用作清理，因为m_ptr并没有指向任何东西，所以第一个函数并没有真正的意义。

然后

m_ptr.ptr = pA.ptr;
m_ptr.count = pA.count;
++(*m_ptr.count);  //(*pA.count)也被++

到此，pA的引用计数为2

嗯，下面就pA这个对象理所当然的离开了作用域，调用其析构函数：

~CountedPtr () throw() {
     dispose();
}

噢，是一个转向，调用其private成员函数dispose():

很简单，将引用计数-1，由2变成1，不为0，所以if结构内的语句不被执行。

由此，我们又制造了一个完美的太空垃圾……

void dispose() {
      if (--*count == 0) {
           delete count;
           delete ptr;
      }
}

这样的循环引用问题应该是在设计的过程中就应该避免的，如果用UML语言描述

A中持有一个引用计数型智能指针的语义就是这个持有关系是需要在 A消失的时候所持有的对象也随之消失（这正是智能指针的作用，在脱离作用域自动清除其持有的资源）。如此就构成了组合关系。如果要表示聚合关系，即有部分-整体关系但是部分不随整体的消失而消失，这就不是智能指针所表达的语义。

还有可能遇见的循环引用就是 A1 持有 A2， A2 持有 A1 的情况……

这样A1,A2中对双方的引用计数都是2，当一方“销毁”的时候，双方的应用计数都变为1，实际上并没有销毁任何东西，制造了两个完美无暇的太空垃圾～

这里又引发出一个问题，这样的资源泄漏问题实际上还是由程序员自身引起的。

C++之所以是一个很容易出错的语言，很大一部分在于其资源的管理权力全权交给了程序员。这样的权力到底是造福了程序员还是迷惑了程序员呢？