Cracking the coding interview--Q13.9

February 14, 2013
作者:Hawstein
出处:http://hawstein.com/posts/13.9.html
声明:本文采用以下协议进行授权: 自由转载-非商用-非衍生-保持署名|Creative Commons BY-NC-ND 3.0 ,转载请注明作者及出处。

题目

原文:

Write a smart pointer (smart_ptr) class.

译文:

写一个智能指针类(smart_ptr)。

解答

比起一般指针,智能指针会自动地管理内存(释放不需要的内存),而不需要程序员去操心。 它能避免迷途指针(dangling pointers),内存泄漏(memory leaks), 分配失败等情况的发生。智能指针需要为所有实例维护一个引用计数, 这样才能在恰当的时刻(引用计数为0时)将内存释放。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;

template <typename T>
class SmartPointer{
public:
    SmartPointer(T* ptr){
        ref = ptr;
        ref_count = (unsigned*)malloc(sizeof(unsigned));
        *ref_count = 1;
    }
	
    SmartPointer(SmartPointer<T> &sptr){
        ref = sptr.ref;
        ref_count = sptr.ref_count;
        ++*ref_count;
    }
	
    SmartPointer<T>& operator=(SmartPointer<T> &sptr){
        if (this != &sptr) {
            if (--*ref_count == 0){
                clear();
                cout<<"operator= clear"<<endl;
            }
            
            ref = sptr.ref;
            ref_count = sptr.ref_count;
            ++*ref_count;
        }
        return *this;
    }
	
    ~SmartPointer(){
        if (--*ref_count == 0){
            clear();
            cout<<"destructor clear"<<endl;
        }
    }
	
    T getValue() { return *ref; }
    
private:
    void clear(){
        delete ref;
        free(ref_count);
        ref = NULL; // 避免它成为迷途指针
        ref_count = NULL;
    }
   
protected:	
    T *ref;
    unsigned *ref_count;
};

int main(){
    int *ip1 = new int();
    *ip1 = 11111;
    int *ip2 = new int();
    *ip2 = 22222;
    SmartPointer<int> sp1(ip1), sp2(ip2);
    SmartPointer<int> spa = sp1;
    sp2 = spa; // 注释掉它将得到不同输出
    return 0;
}

上述代码有一点值得注意一下,原书在赋值函数中, 并没有检查原指针的引用计数是否已经减为0,然后去释放原指针所指向的内存。 也就是原书的代码有可能导致内存泄漏。正确的做法应该是在把指针指向新的地址前, 将原来指向的引用计数减1,如果为0,说明这个指针在指向新的地址后, 原来指向的内存将不再有指针指向它。那么我们就要把它释放, 否则内存就会在你眼皮底下泄漏的哦。

上述代码main函数中,sp2 = spa这一句如果注释掉,我们得到的输出是:

destructor clear
destructor clear

说明内存的清理都是在main函数退出调用析构函数时。如果我们没有注释掉那行代码, 输出是:

operator= clear
destructor clear

说明当sp2指向新的内存后,原来的内存由于没有指针指向它而被释放掉。 另一块内存则是在main函数退出时释放的。

如果像CTCI书上所写,当sp2 = spa这一句没有注释掉时,输出是:

destructor clear

也就是只释放了一块内存(ip1指向的内存),另一块由于没有指针指向它, 而又不及时清理,结果泄漏了。

全书题解目录:

Cracking the coding interview–问题与解答

全书的C++代码托管在Github上:

https://github.com/Hawstein/cracking-the-coding-interview