細說智能指針

提到指針，咱們就會想到指針的高效，固然，濫用指針也會爲咱們帶來許多的潛在bug。
提到指針，咱們就會想到內存泄漏。好比，使用指針後忘記釋放，長此以往，堆空間就會所有使用完，那麼會帶來很大的危害。再好比，兩個指針指向同一片內存區域，咱們對同一片區域進行了屢次釋放，一樣會形成內存泄漏。
爲了方便你們的理解，咱們先來模擬一下，使用指針卻忘記釋放帶來的危害。首先，咱們要定義一個類。此次，仍是定義女友類吧（以前寫過一篇《細說C++的友元》用的就是女友類，此次還用這個吧，方便說明問題，更況且咱們這羣碼畜怎麼會有女友呢，沒有女友只能本身建立了，哈哈哈哈）。
女生都喜歡自拍，尤爲是漂亮的女生。因此，女生會有不少照片，對吧。那麼，咱們建立的這個女友類，就讓她有照片吧。固然了，你女友的照片確定不會隨便給別人的吧，因此要把picutre這個變量聲明爲private類型。既然，女生喜歡自拍，而且發朋友圈，也就是說，其餘人雖然得不到她的照片，卻能夠經過她的朋友圈看到她的自拍，也就意味着咱們能夠經過一個public函數訪問picture這個變量。那麼，咱們如今來寫代碼。

class Girlfriend{
private:
    int pictures;
public:
    Girlfriend ( int i ){
        cout << "Girlfriend ( int i ) " << endl;   /*這句代碼是不須要的，
        寫在這裏只是爲了後期可以方便咱們觀察
        */
        this->pictures = i;
    }
    int getPic ( void ){
        return this->pictures;
    }
    ~Girlfriend (){
        cout << "~Girlfriend() " << endl;  /*這句代碼是不須要的，
        寫在這裏只是方便咱們觀察
        */
    }
};

接着，咱們來寫一個主函數，來使用這個女友類。

int main ( int argc, char** argv ){
    Girlfriend* Alice = new Girlfriend( 100 );
    cout << "my girlfriend's pictures are " << mp->getPic() << endl;
    system ( "pause" );
    return 0;
}

運行結果：

咱們在主函數中作了什麼事情呢？咱們經過指針動態建立了一個對象，而且，我建立的這個女友Alice有100張照片。看到這裏，不少人就會想，指針危險嗎？好像沒什麼危險啊。不是使用正常嗎，看到程序運行結果，程序不是完美的執行了嘛，好像也沒什麼。
首先，咱們建立的這個指針Alice沒有去釋放，僅僅建立了一個，危害不大，可是多了以後呢。那好比，咱們如今再來寫一個主函數。

int main ( int argc, char** argv ){
    Girlfriend* Alice = new Girlfriend( 100 );
    Girlfriend* Lisa = new Girlfriend( 200 );

    cout << "my girlfriend Alice's pictures are " << Alice->getPic() << endl;
    cout << "my girlfriend Lisa's pictures are " << Lisa->getPic() << endl;
    system ( "pause" );
    return 0;
}

運行結果：

咱們先拋開指針不談。咱們就來談談女友。假如Alice是你女友，你手機裏有她的100張照片，後來大家由於一些事情產生了矛盾分手了，因而你交了另一個女友Lisa。有一次，Lisa翻你的手機，發現你居然有100張前女朋友照片，她什麼感覺，估計要瘋了，你說後果嚴不嚴重，因此，趁你的現女朋友沒發現以前，趕忙把前女朋友照片給刪了，趕忙把前女朋友照片釋放掉，否則，後果……
如今，迴歸正題，咱們使用指針建立對象，一個，兩個，都沒問題，那若是多了呢？100個，1000個，10000個，那內存還能受的了嗎？因此，用完指針以後必定要釋放指針。
可是，咱們是人啊，不是機器，總會有遺忘的時候，那麼咱們有沒有辦法在指針使用完畢後，它本身釋放呢？當有了這個需求後，咱們就要開始思考解決辦法了。很快，咱們就有了解決方案：經過類對象模擬指針。指針有兩個運算符，一個是->，另外一個是星號，只要在類內重載這兩個操做符就好了。那麼，這個類的成員變量是什麼呢？就是一個指針。經過類來模擬指針的，這就是智能指針了。如今，咱們先來寫一個簡陋版的。

class SmartPointer{
private:
    Girlfriend* sp;
public:
    SmartPointer ( Girlfriend* p = NULL ){
        sp = p;
    }
    Girlfriend* operator -> (){
        return sp;
    }
    Girlfriend& operator * (){
        return *sp;
    }
    ~SmartPointer (){
        delete sp;
        cout << "~SmartPointer() " << endl;  /*這句代碼徹底不必，
        寫在這裏只是便於咱們觀察    
        */
    }
}

咱們在這個智能指針類中，重載指針了指針的兩個運算符。經過這樣作，咱們解決了使用完畢指針後自動釋放的問題。那麼，還有一個問題，若是兩個指針指向同一片區域，這樣在釋放指針時也會形成內存泄漏，由於同一片區域被釋放兩次。這個問題怎麼解決呢？經過重載拷貝構造函數和賦值操做符。咱們如今類內實現拷貝構造函數。

SmartPointer ( const SmartPointer& obj ){
    sp = obj.sp;
    const_cast<SmartPointer&>(obj).sp = NULL;
}

咱們實現了拷貝構造函數，由於同一片區域只能有一個指針指向，因此，咱們在把obj指向的地址賦給sp後，要將obj的sp賦值爲NULL。這裏用到了一個強制類型轉換。
如今，咱們要在類內實現重載賦值操做符。

SmartPointer& operator = ( const SmartPointer& obj ){
    if ( this != &obj ){
        delete sp;
        sp = obj.sp;
        obj.sp = NULL;
    }
    return *this;
}

到這裏爲止，咱們就把智能指針類實現完畢了。同時，使用智能指針還能夠避免指針比較或加減運算，由於這些運算會形成指針越界帶來的bug。好了，咱們看一下，運行結果，符不符合咱們的預期。

哇，很是符合。指針使用完畢後完美釋放。
下面是完整代碼：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Girlfriend{
private:
    int pictures;
public:
    Girlfriend ( int i ){
        this->pictures = i;
        cout << "Girlfriend ( int i )" << endl;
    }
    int getPic ( void ){
        return this->pictures;
    }
    ~Girlfriend (){
        cout << "~Girlfriend ()" << endl;
    }
};

class SmartPointer{
private:
    Girlfriend* sp;
public:
    SmartPointer ( Girlfriend* p = NULL ){
        sp = p;
        cout << "SmartPointer ( Girlfriend* p = NULL )" << endl;
    }
    Girlfriend* operator -> (){
        return sp;
    }
    Girlfriend& operator * (){
        return *sp;
    }
    SmartPointer ( const SmartPointer& obj ){
        sp = obj.sp;
        const_cast<SmartPointer&>(obj).sp = NULL;
    }
    SmartPointer& operator = ( const SmartPointer& obj ){
        if ( this != &obj ){
            delete sp;
            sp = obj.sp;
            const_cast<SmartPointer&>(obj).sp = NULL;
        }
        return *this;
    }
    bool isnull (){
        return ( sp == NULL );
    }
    ~SmartPointer (){
        cout << "~SmartPointer()" << endl;
        delete sp;
    }
};

int main ( int argc, char** argv ){
    SmartPointer Alice = new Girlfriend( 100 );
    SmartPointer Lisa = new Girlfriend( 200 );

    cout << "my girlfriend Alice's pictures are " << Alice->getPic() << endl;
    cout << "my girlfriend Lisa's pictures are " << Lisa->getPic() << endl;

    system ( "pause" );
    return 0;
}

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後記：
這篇文章寫完也是花了我兩個小時了，這其中的代碼都是通過我本身電腦測試的。雖然寫這篇文章只花了我兩個小時，可是，我在寫這篇文章以前就已經開始在構思了，該如何寫，才能作到通俗易懂。看來真的，想寫好一篇文章仍是比較困難的，畢竟要把本身學會的東西，經過語言文字描述出來，仍是不容易的。以前寫的一篇《細說C++的友元》上了博客的推薦，這裏很是感謝51cto的小編。由於，那篇文章的緣故，我全力以赴的寫了這篇文章。
但願看完的小夥伴可以學到些知識，若是以爲我哪裏講解的有誤，也能夠在評論中指出，或者哪裏有不懂的地方，也能夠在評論中留言，若是有空，咱們能夠探討下。
同時，感謝51cto的小夥伴們，大佬們花時間耐着性子看完了這篇文章，謝謝，謝謝大家！
最後，固然是但願，看完的小夥伴們，有所收穫後點個贊，表示支持。謝謝！

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