Умный (интеллектуальный) указатель — это тот же обычный указатель, обеспечивающий безопасность благодаря автоматическому управлению памятью. Такой указатель помогает избежать множества проблем: «висячие» указатели, «утечки» памяти и отказы в выделении памяти. Интеллектуальный указатель должен подсчитывать количество ссылок на указанный объект.
На первый взгляд эта задача кажется довольно сложной, особенно если вы не эксперт в C++. Один из полезных подходов к решению — разделить задачу на две части: 1) обрисовать общий подход и создать псевдокод, а затем 2) написать подробный код.
Нам нужна переменная — счетчик ссылок, которая будет увеличиваться, как только мы добавляем новую ссылку на объект, и уменьшаться, когда мы ее удаляем. Наш псевдокод может иметь следующий вид:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | template class SmartPointer { /* Класс интеллектуального указателя нуждается в указателях на собственно * себя и на счетчик ссылок. Оба они должны быть указателями, а не реальным * объектом или значением счетчика ссылок, так как цель интеллектуального * указателя - в подсчете количества ссылок через множество интеллектуальных * указателей н один объект */ T * obj; unsigned * ref_count; } |
Для этого класса нам потребуется конструктор и деструктор, поэтому опишем их:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 | SmartPointer(T * object) { /* Мы хотим установить значение T * obj и установить счетчик * ссылок в 1. */ } SmartPointer(SmartPointer & sptr) { /* Этот конструктор создает новый интеллектуальный указатель на существующий * объект. Нам нужно сперва установить obj и ref_count * такими же, как в sptr. Затем, * поскольку мы создали новую ссылку на obj, нам нужно * увеличить ref_count. */ } ~SmartPointer(SmartPointer sptr) { /* Уничтожаем ссылку на объект. Уменьшаем * ref_count. Если ref_count = 0, освобождаем память и * уничтожаем объект. */ } |
Существует дополнительный способ создания ссылок — установка одного SmartPointer в другой. Нам понадобится переопределить оператор = для обработки этого случая, но сначала давайте сделаем набросок кода:
1 2 3 4 5 6 | onSetEqals(SmartPointer ptr1, SmartPointer ptr2) { /* Если ptr1 имеет существующее значение, уменьшить его количество ссылок. * Затем копируем указатели obj и ref_count. Наконец, * так как мы создали новую ссылку, нам нужно увеличить * ref_count. */ } |
Осталось только написать код, а это дело техники:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 | template class SmartPointer { public: SmartPointer(T * ptr) { ref = ptr; ref_count = (unsigned*)malloc(sizeof(unsigned)); *ref_count = 1; } SmartPointer(SmartPointer & sptr) { ref = sptr.ref; ref_count = sptr.ref_count; ++(*ref_count); } /* Перезаписываем оператор равенства (eqal), поэтому когда вы установите * один интеллектуальный указатель в другой, количество ссылок старого указателя * будет уменьшено, а нового - увеличено. */ SmartPointer & operator=(SmartPointer & sptr) { /* Если уже присвоено объекту, удаляем одну ссылку. */ if (*ref_count > 0) { remove(); } if (this != &sptr) { ref = sptr.ref; ref_count = sptr.ref_count; ++(*ref_count); } return *this; } ~SmartPointer() { remove(); // удаляем одну ссылку на объект. } T operator*() { return *ref; } protected: void remove() { --(*ref_count); if (ref_count == 0) { delete ref; free(ref_count); ref = NULL; ref_count = NULL; } } T * ref; unsigned * ref_count; } |
Разбор задачи по книге «Карьера программиста. Как устроиться на работу в Google, Microsoft или другую ведущую IT-компанию»