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前言
无论是在C还是C++中，指针都是在使用的时候需要非常谨慎的一个点，而在C++中，我们引入一个智能指针的概念，以此来规避在使用指针时可能出现的问题。
智能指针的引入
我们以之前的一个程序为例子，也就是Person类，如下是Person类的代码：
class Person {
public:
Person()
{
cout <<"Pserson()"< }
~Person()
{
cout << "~Person()"< }
void printInfo(void)
{
cout<<"just a test function"< }
};
基于此，我们来编写一个测试函数：
void test_func(void)
{
Person *p = new Person();
p->printInfo();
}
可以看到在测试函数里，我们定义了一个指针变量，但是，这里需要注意的是，这个指针变量并没有delete操作，紧接着，我们来编写main函数，代码如下所示：
int main(int argc, char **argv)
{
int i;
for (i = 0; i < 2; i++)
test_func();
return 0;
}
这样的程序存在一个什么隐患呢？如果在main函数中的i的最大值是是一个很大的数，那么程序就会调用很多次test_func函数，但是由于test_func函数里没有delete操作，那么这个时候由new获得的内存就会一直不能得到释放，最终导致程序崩溃。
我们将test_func函数进行一些更改，更改如下所示：
void test_func(void)
{
Person per;
per.printInfo();
}
main函数不变，这个时候如下i的最大值是一个很大的数，那么会导致程序崩溃么，答案是否定的，因为在这里，在test_func函数里定义的是一个局部变量，局部变量是存放在栈里的，也就是说每当test_func执行完局部变量就会出栈，其所占用的空间自然也就释放了。
智能指针
所以，这给我们一个启发，如果将指针和局部变量相联系起来，是不是就能解决使用指针所带来的隐患呢？我们来看下面这样一个代码(Person类的代码不变)：
class sp
{
private:
Person *p;
public:
sp() : p(0) {}
sp(Person *other)
{
cout << "sp(Person *other)" << endl;
p = other;
}
~sp()
{
cout << "~sp()" << endl;
if (p)
delete p;
}
Person *operator->() /* -> 被重载，是为了使得 sp 实例化的对象能够访问到 person 类的成员函数*/
{
return p;
}
};
基于此，我们来编写test_func函数：
void test_func(void)
{
sp s = new Person();
s->printInfo();
}
同样的main函数不变，在这种情况下，test_func的执行就不会导致程序崩溃，因为此时实际上是定义了一个局部变量，在函数执行完毕之后，局部变量也就会自动地释放掉。
我们继续完善代码，我们在sp类中增加一个拷贝构造函数，增加的代码如下所示：
class sp
{
private:
Person *p;
public:
/*省略前面已有的代码*/
sp(sp &other)
{
cout << "sp(sp &other)" << endl;
p = other.p
}
};
在增加了拷贝构造函数的基础上，我们编写main函数：
int main(int argc, char** argv)
{
sp other = new Person();
return 0;
}
我们编译代码，编译结果如下所示：
image-20210228172543467
上述错误的提示是说，不能将非常亮的引用与临时变量绑定，到底是什么意思呢，我们来看下面的分析，我们看主函数的这条语句：
sp other = new person();
这条语句实际上可以等同于如下这几条语句：
Person *p = new Person();
sp tmp(p); ==> sp(Person *p) /*tmp 表示的是临时变量*/
sp other(tmp); ==> sp(sp &other2)
那为什么会报错呢？这是因为第三条语句，我们将第三条语句进行以下剖析，第三条语句实际上是相当于下面这条语句：
sp &other2 = tmp;
那这条语句是为什么会出错呢，这是因为tmp当前是一个临时变量，而临时变量是不能够赋值给非常量引用的。
临时变量没有名字，自然不能够赋值给非常量引用
而解决方法，也很简单，那就改成常量引用就好了，因此，我们将拷贝构造函数改为如下的形式：
class sp
{
private:
Person *p;
public:
/*省略前面已有的代码*/
sp(const sp &other)
{
cout << "sp(sp &other)" << endl;
p = other.p
}
};
这样一来就解决这个问题了。
我们继续更改代码，将test_func代码改为如下的形式：
void test_func(sp &other)
{
sp s = other;
s->printInfo();
}
然后，基于此，我们在主函数里测试test_func函数，测试代码如下所示：
int main(int argc, char **argv)
{
int i;
sp other = new Person();
for (i = 0; i < 2; i++)
test_func(other);
return 0;
}
编译，运行代码，结果如下所示：
image-20210228201922544
上述运行的结果提示是当前被释放了两次，这是为什么呢？我们来仔细分析一下，下面是程序执行的一个流程图：
image-20210228203637110
因此，这也就解释了上述出错的原因，那么可以采取什么方法来解决这个错误呢？原理也是简单的，只要不让它销毁两次就行，那我们采取的方法是，定义一个变量，这个变量能够记录指向Person对象的个数，只有当前指向这个Person对象的个数为0的时候，才执行销毁操作，否则就不执行销毁操作。
下面我们来编写代码，首先是Person类的代码：
class Person
{
private:
int count;
public:
void incStrong { count++; }
void decStrong { count--; }
void getStrongCount { return count; } /* 因为当前 count 属于是私有数据成员，自然编写这些访问接口是很有必要了 */
Person() : count(0)
{
cout << "Person()" << endl;
}
~Person()
{
cout << "~Person()" << endl;
}
void printInfo(void)
{
cout << "just a test function" << endl;
}
};
上述代码中，我们在Person类中定义了私有数据成员，并且定义了其访问的接口，同时，我们在Person的构造函数中，初始化了count变量。
紧接着，我们来编写sp类的代码，注意：我们在讲述原理的时候，提到了定义一个能够记录指向Person类次数的变量，那么在接下来的代码中，只要涉及指向Person类的操作的时候，就需要将count加一，下面是sp类的代码：
class sp
{
private:
Person *p;
public:
sp() : p(0) {}
sp(Person *other)
{
cout << "sp(Person *other)" << endl;
p = other;
p->incStrong();
}
sp(const sp &other)
{
cout << "sp(const sp &other)" << endl;
p = other.p;
p->incStrong();
}
~sp()
{
cout << "~sp()" << endl;
if (p)
{
p->decStrong();
if (p->getStrongCount() == 0)
{
delete p;
p = NULL;
}
}
}
Person* operator->()
{
return p;
}
};
为了更好地观察代码的运行，我们增加一些打印信息用于观察，首先是test_func里的，增加的代码如下所示：
void test_func(sp &other)
{
sp s = other;
cout<<"In test_func: "<getStrongCount()<
s->printInfo();
}
然后，我们继续来编写main函数里面的代码：
int main(int argc, char **argv)
{
int i;
sp other = new Person();
cout<<"Before call test_func: "<getStrongCount()<
for (i = 0; i < 2; i++)
{
test_func(other);
cout<<"After call test_func: "<getStrongCount()< }
return 0;
}
编译，执行，下面是代码执行的结果：
image-20210228210842670
对照着代码，我们可以看到Person对象被指向的次数，而且在更改之后的基础上运行，代码就没有出现错误了。
现在来小结一下，在使用了智能指针之后，在遇到需要定义指针型变量的时候，我们也更加倾向于使用下面的方式：
少用Person*，而是用sp来替代Person*
对于 Person*来说，有两种操作：per->XXX或者是(*per).XXX
那么对于sp来说，也应该有这两种操作：sp->XXX或者是(*sp).XXX
为了实现(*sp).XXX，那么我们还需要额外补充一点，就是关于*运算符的重载，重载的代码如下：
class sp
{
private:
Person *p;
public:
/* 省略相关代码 */
Person& operator*()
{
return *p;
}
};
另外需要注意的一点就是上述中使用&而不是直接返回值的原因是为了提高效率，因为如果是返回值的话就需要调用构造函数，而如果是返回引用的话就不需要。
改进
那么到目前为止，我们的代码还能不能再进行完善呢？我们来看Person类的代码，关于count相关的代码，实际上只要涉及到构造一个智能指针，那么就会用的到，而这个时候，可以把这部分代码单独分离出来，然后，Person类可以从这个分离出来的类继承，这样就更加具有普适性，比如，我们如果想要构造一个其他的智能指针，所需要的类就可以从这个分离出来的类中继承。我们来看具体的代码：
class RefBase {
private:
int count;
public:
RefBase() : count(0) {}
void incStrong(){ count++; }
void decStrong(){ count--; }
int getStrongCount(){ return count;}
};
上述就是我们分离出来的类，然后Person类从这个类中继承而来。
class Person : public RefBase{
public:
Person() {
cout <<"Pserson()"< }
~Person()
{
cout << "~Person()"< }
void printInfo(void)
{
cout<<"just a test function"< }
};
上述是我们对于Person类的一个改进，我们还可以进一步进行改进，回顾sp类，sp 类中所定义的私有成员是Person类的实例化对象，那么如果我想要用sp定义任何类型的对象呢，这个时候，就需要使用到模板的概念，下面是改进后的sp类的模板函数的代码：
template
class sp
{
private:
T *p;
sp() : p(0) {}
sp(T *other)
{
cout<<"sp(T *other)"< p = other;
p->incStrong();
}
sp(const sp &other)
{
cout<<"sp(const sp &other)"< p = other.p;
p->incStrong();
}
~sp()
{
cout<<"~sp()"<
if (p)
{
p->decStrong();
if (p->getStrongCount() == 0)
{
delete p;
p = NULL;
}
}
}
T *operator->()
{
return p;
}
T& operator*()
{
return *p;
}
}
实际上也很简单，只是将之前的Person换成了T。更改了sp类，那么也就自然需要更改test_func函数了，更改之后的代码如下所示：
template
void test_func(sp &other)
{
sp s = other;
cout<<"In test_func: "<getStrongCount()<
s->printInfo();
}
基于上述的改进，我们来编写主函数，代码如下所示：
int main(int argc, char** argv)
{
int i;
sp other = new Person();
(*other).printInfo();
cout<<"Before call test_func: "<getStrongCount()<
for (i = 0; i < 2; i++)
{
test_func(other);
cout<<"After call test_func: "<getStrongCount()< }
return 0;
}
至此，就完成了关于智能指针的改进，当然，到目前为止，其还是存在问题的，所存在的问题，将在下一节进行叙述。
小结
本节的内容就到这里结束了，所涉及的代码可以通过百度云链接的方式获取到：
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