c++中如何实现自己的智能指针_c++自定义智能指针的实现与原理-C++-PHP中文网

c++中如何实现自己的智能指针_c++自定义智能指针的实现与原理

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发布： 2025-10-15 17:53:01

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自定义智能指针通过引用计数和RAII机制实现自动内存管理，构造时初始化计数，拷贝时增加计数，析构时减少计数并归零释放资源。

c++中如何实现自己的智能指针_c++自定义智能指针的实现与原理

在C++中，智能指针是一种用于自动管理动态内存的工具，能够有效防止内存泄漏。通过自定义智能指针，不仅可以加深对RAII（资源获取即初始化）机制的理解，还能掌握对象生命周期管理的核心思想。下面介绍如何实现一个简单的仿照std::shared_ptr的自定义智能指针。

基本原理：引用计数 + RAII

智能指针的核心是利用对象的构造和析构来自动管理资源。我们使用引用计数来跟踪有多少个指针指向同一块内存。当引用计数降为0时，说明没有指针再使用该资源，此时自动释放内存。

关键点包括：

构造函数：接管原始指针，并将引用计数初始化为1。
拷贝构造函数：增加引用计数。
赋值操作符：先减少原对象的引用计数，再增加新对象的引用计数。
析构函数：减少引用计数，归零时释放资源。
引用计数需要共享：多个智能指针实例需共享同一个计数器，通常用堆上分配的整数来保存。

实现一个简易的 shared_ptr

template<typename T>
class MySharedPtr {
private:
    T* ptr_;                    // 指向实际对象
    int* ref_count_;            // 指向引用计数
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>void release() {
    if (ref_count_ && --(*ref_count_) == 0) {
        delete ptr_;
        delete ref_count_;
        ptr_ = nullptr;
        ref_count_ = nullptr;
    }
}

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public: // 构造函数 explicit MySharedPtr(T* p = nullptr) : ptr_(p), refcount(p ? new int(1) : nullptr) {}

// 拷贝构造函数
MySharedPtr(const MySharedPtr& other)
    : ptr_(other.ptr_), ref_count_(other.ref_count_) {
    if (ref_count_) {
        ++(*ref_count_);
    }
}

// 赋值操作符
MySharedPtr& operator=(const MySharedPtr& other) {
    if (this != &other) {
        release();  // 释放当前资源
        ptr_ = other.ptr_;
        ref_count_ = other.ref_count_;
        if (ref_count_) {
            ++(*ref_count_);
        }
    }
    return *this;
}

// 析构函数
~MySharedPtr() {
    release();
}

// 解引用
T& operator*() const { return *ptr_; }
T* operator->() const { return ptr_; }

// 获取原始指针
T* get() const { return ptr_; }

// 获取引用计数
int use_count() const { return ref_count_ ? *ref_count_ : 0; }

// 判断是否为空
bool expired() const { return ptr_ == nullptr; }

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};

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使用示例

测试我们的智能指针是否正常工作：

#include <iostream>
using namespace std;
<p>struct MyClass {
int value;
MyClass(int v) : value(v) {
cout << "MyClass created: " << value << endl;
}
~MyClass() {
cout << "MyClass destroyed: " << value << endl;
}
};</p><p>int main() {
{
MySharedPtr<MyClass> p1(new MyClass(10));
cout << "use count: " << p1.use_count() << endl; // 1</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>    MySharedPtr<MyClass> p2 = p1;
    cout << "use count: " << p1.use_count() << endl; // 2

    MySharedPtr<MyClass> p3;
    p3 = p2;
    cout << "use count: " << p1.use_count() << endl; // 3
} // 所有指针离开作用域，引用计数归零，对象被销毁
return 0;

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}