C++ 智能指標

C++中的智能指標

 

簡單地講，智能指標是用一個對象來對指標進行建模，使之具有指標的特性，跟指標具有相同含義的->,*操作．並且通過對象的建構函式（擷取資源），析構資源（釋放資源）來對資源進行管理，從而減少程式員對通過new操作擷取到的對象的生命週期進行管理的負擔．根據《Moden C++ Design》, 我們可以構造具有很多正交特性的智能指標。 １.1　 C++中的智能指標與JAVA中的對象前段時間跟朋友聊了些有關JAVA的東西，感覺上Java中的對象就是C++中的智能指標，但具有不同的資源釋放方式。在JAVA中，不能象C++中運用" A a;"語句聲明得到一個類(A)的案例a,而必須通過下列語句來獲得：Ａa = new A.要在釋放a時，應用必需通知GC（垃圾收集功能）來釋放該執行個體所佔用的資源。當然，JAVA中的對象有一小點同C++中的職能不同，因為在C++中指標不具有"."操作符，故智能指標一般也不提供"."操作符，但在Java中都是通過"."操作符對對象進行操作的，不過我們可以把C++中智能指標的"->"操作符與Java中的"."操作符進行類比 。 １.2  引用計數型智能指標在C++中有一種常用的智能指標是引用計數型智能指標:RCSmartPtr. 它的實現基理如下：首先，存在RCObject,即存在一個對象，該對象提供引用計數介面。其次，要存在指向RCObject的RCSmartPtr對象，在RCSmartPtr對象的構造過程中，把指向RCObject的指標作為參數傳入RCSmartPtr中。因此每增加一個RCSmartPtr對象，就多了一個指向RCObject的指標。RCSmartPtr可以通過調用RCObject的引用計數介面，增加RCObject的引用計數。同樣的道理可以在RCSmartPtr對象的解構函式中調用RCObject的引用記數介面來減少RCObject的引用記數。最後，在對RCObject的引用計數進行操作時對引用計數進行檢查，如果引用計數為0,則RCObject將摧毀本身，從而釋放該對象所佔用的資源。通過這種方式，我們就可以把對資源的管理交給機器來管理，解除了對人工的倚賴。

  

轉載聲明： 本文轉自 http://www.cppblog.com/martin/archive/2009/03/03/martin_yahoo.html

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C++中的智能指標應用分析

 

　　前段時間，在查控制項的記憶體泄露時，最終找出一個錯誤：在使用XMLDom(COM)時，由於重複使用某介面指標前未釋放Dispatch指標(Release)，而導致記憶體泄露，而此類錯誤(如同BSTR類型的泄漏)，VC的調試器和Bondcheck均無能為力。解決辦法，似乎只有細心一途。

　　但只要稍稍仔細看看，就可發現，實際上如果正確使用VC提供的智能指標，是可以避免此問題的。

　　另外，一直為Java程式員津津樂道的記憶體使用量無需管理的優勢，一直知道用C++的智能指標可以類比。但一直沒實際動手做過，趁此分析之機，用C++簡單封裝了一個。反正粗看之下，可以達到與Java類似的效果，當然，C++的對象更高效且節省記憶體。

　　就以上所提到的，時間關係，我只能簡單羅列幾點，代碼應該是正確的(但未檢查)。前後文沒什麼邏輯關係，但如果要進一步應用C++的智能指標，相信會起到拋磚引玉之效。 

　　一：關於錯誤修正，MFC和ATL中智能指標的應用

　　1：在Windows中如何方便的查看當前進程使用的記憶體。

　　雖然代碼簡單，但對錯誤修正時有大用處，不用不停的通過切換工作管理員來查看記憶體使用量。代碼如下：

UINT C_BaseUtil::getProcessMemoryUsed() { 　UINT uiTotal = 0L; 　HANDLE hProcess = ::GetCurrentProcess(); 　PROCESS_MEMORY_COUNTERS pmc; 　if(::GetProcessMemoryInfo(hProcess,&pmc,sizeof(pmc))) 　　uiTotal = pmc.WorkingSetSize; 　return uiTotal; }

　　注意：由於記憶體使用量會是一個不穩定的過程，所以，需要在程式穩定時進行調用，才能準確。

　　2：在使用Com的Dispatch指標時，如果不使用COM智能指標，容易出現的錯誤。

　　2.1：忘記在所有出口釋放指標。
　　 
　　如：

IXMLDOMDocument *pDoc = NULL; CoCreateInstance(...) …… pDoc->Release();

　　錯誤：如果中間代碼發生異常，則pDoc未能正常釋放，造成記憶體泄露。

　　2.2：重複使用同一指標變數，導致中間產生的Dispatch指標未能釋放。

IXMLDOMNode *pNode = NULL; if(FAILED(pDoc->selectSingleNode(_bstr_t("Workbook"), &pNode)) || pNode==NULL) throw(_T("selectSingleNode failed!")); if(FAILED(pDoc->selectSingleNode(_bstr_t("Workbook"), &pNode)) || pNode==NULL) throw(_T("selectSingleNode failed!"));

　　錯誤：pNode未釋放就開始第二次調用，造成記憶體泄露。或者類似pNode = pNode2的這種寫法，也隨手就出問題了。必須調用if(pNode) {pNode->Release();pNode=NULL;}

　　3：使用MFC提供的Com智能指標解決上述問題。

　　注意：可通過查看源碼，看到#import產生的智能指標的原型是_com_ptr_t。

　　3.1：

IXMLDOMDocumentPtr docPtr = NULL; docPtr.CreateInstance(...) ……

　　這下不會有問題了，因為docPtr在析構時會有正確的釋放處理。

　　3.2：

IXMLDOMNodePtr nodePtr = NULL; if(FAILED(pDoc->selectSingleNode(_bstr_t("Workbook"), &nodePtr)) || nodePtr==NULL) throw(_T("selectSingleNode failed!")); if(FAILED(pDoc->selectSingleNode(_bstr_t("Workbook"), &nodePtr)) || nodePtr==NULL) throw(_T("selectSingleNode failed!"));

　　不會出錯了，因為_com_ptr_t重載了&操作符，在取指標時，有如下操作，嘿。

Interface** operator&() throw() { 　_Release(); 　m_pInterface = NULL; 　return &m_pInterface; }

　　3.3： nodePtr = nodePrt2 ，也不會有問題：

　　仔細查看源碼，在=操作符中會調用Attach，而Attach的做法是：會先調用_Release();

3.4：再看看值傳遞：拷貝建構函式如下

template<> _com_ptr_t(const _com_ptr_t& cp) throw() : m_pInterface(cp.m_pInterface) {  　_AddRef();  }

　　嗯，也不會有問題。

　　3.5：最後我們也總結一下使用COM智能指標時的注意事項：

　　·不要在Com智能指標的生命期如果在::CoUninitailize之後，那請在調用::CoUninitailize之前，強制調用MyComPtr = NULL;達到強制釋放的目的。否則會出錯。

　　·不要混用智能指標和普通Dispatch指標，不要調用MyComPtr->Release()，這違背智能指標的原意，會在析構時報錯。

　　4：使用ATL提供智能指標：CComPtr或是CComQIPtr.

　　如果不使用MFC架構，要自已封裝IDispatch，產生智能指標，還可以使用ATL提供的智能指標。查看源碼，並參照《深入解析ATL》一書，發現實現與_com_ptr_t大同小異，效果一致。

　　二：引申一下，我們來看看C++的智能指標

　　1：說到智能指標，我們一定要看看標準C++提供的auto_ptr。而auto_ptr的使用是有很多限制的，我們一條一條來細數：

　　1.1:auto_ptr要求一個對象只能有一個擁有者，嚴禁一物二主。

　　比如以下用法是錯誤的。

classA *pA = new classA; auto_ptr<classA> ptr1(pA); auto_ptr<classA> ptr2(pA);

　　1.2:auto_ptr是不能以傳值方式進行傳遞的。

　　因為所有權的轉移，會導致傳入的智能指標失去對指標的所有權。如果要傳遞，可以採用引用方式，利用const引用方式還可以避免程式內其它方式的所有權的轉移。就其所有權轉移的做法：可以查看auto_ptr的拷貝構造和=操作符的源碼，此處略。

　　1.3：其它注意事項：

　　·不支援數組。

　　·注意其Release語意，它沒有引用計數，與com提供的智能指標不同。Release是指釋放出指標，即交出指標的所有權。

　　·auto_ptr在拷貝構造和=操作符時的特珠含義決定它不能做為STL標準容器的成員，

　　好了，看了上面的注意事項，特別是第三條，基本上可以得出結論：在實際應用場合，auto_ptr基本沒什麼應用價值的。

　　2：如何得到支援容器的智能指標。

　　我們利用auto_ptr的原型，製作一個引用計數的智能指標，則時讓它支援STL容器的標準。實現代碼很簡單，參照了《C++標準程式庫》中的代碼，關鍵代碼如下：

template<class T> class CountedPtr { 　T * ptr; 　long * counter; 　public: 　　//構造 　　explicit CountedPtr(T* p = NULL) 　　:ptr(p),count(new long(1){} 　　//析構 　　~CountedPtr() {Release();} 　　//拷貝構造 　　CountedPtr(cont CountedPtr<T>& p) 　　:ptr(p.ptr),count(p.count) {++*counter;} 　　//=操作符 　　CountedPtr<T>& operator= (const CountedPtr<T>& p) { 　　　if(this!=&p) { 　　　　Release();  　　　　ptr=p.ptr; 　　　　counter=p.counter;                 ++*counter; 　　　} 　　　return *this; 　　} 　　//其它略 　　.... 　private: 　　void Release() { 　　　if(--*counter == 0) { 　　　　delete counter; 　　　　delete ptr; 　　　}  　　} }

　　好了，這樣，當複製智能指標時，原指標與新指標副本都是有效，這樣就可以應用於容器了。現在，通過CountedPtr封裝的C++對象，是不是和Java的對象類似了呢，呵呵。只要再加上一些必要的操作符，它就可以作為容器中的共用資源來使用了。

 

轉載聲明： 本文轉自 http://www.bccn.net/Article/kfyy/vc/jszl/200608/4310_2.html （編程中國）

推薦參考： android智能指標（sp wp）