c++如何实现一个简单的智能指针_C++手写shared

c++如何实现一个简单的智能指针_C++手写shared_ptr原理与实现

穿越時空

发布： 2025-11-20 08:19:09

原创

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答案：该shared_ptr通过引用计数管理对象生命周期，构造时初始化计数，拷贝时递增，析构或赋值时递减，计数为零则释放资源。

c++如何实现一个简单的智能指针_c++手写shared_ptr原理与实现

实现一个简单的 shared_ptr，核心是模拟引用计数机制，确保多个指针共享同一块内存时，只有当最后一个指针释放时才真正删除对象。下面是一个简化但可运行的 shared_ptr 实现，帮助理解其原理。

基本结构设计

我们需要一个控制块来保存：

实际对象的指针
引用计数（记录有多少 shared_ptr 指向该对象）

每个 shared_ptr 对象持有指向这个控制块的指针，而不是直接管理原始指针。

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template<typename T>
class SharedPtr {
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：接管原始指针 explicit SharedPtr(T* ptr = nullptr) : ptr_(ptr), refcount(ptr ? new int(1) : nullptr) {}

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

// 赋值操作符
SharedPtr& operator=(const SharedPtr& 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
~SharedPtr() {
    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_; }

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

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

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};

关键点说明

引用计数共享：所有指向同一对象的 shared_ptr 实例共享同一个引用计数。拷贝时只增加计数，不复制对象。

release 函数：在析构或赋值前调用，减少计数并判断是否需要释放资源。

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自赋值保护：赋值操作中检查 this != &other，防止自我赋值导致错误释放。

使用示例

#include <iostream>
<p>struct MyClass {
MyClass() { std::cout << "构造\n"; }
~MyClass() { std::cout << "析构\n"; }
};</p><p>int main() {
{
SharedPtr<MyClass> p1(new MyClass);
std::cout << "引用计数: " << p1.use_count() << "\n";</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>    {
        SharedPtr<MyClass> p2 = p1;
        std::cout << "引用计数: " << p1.use_count() << "\n";
    } // p2 析构，计数减1

    std::cout << "引用计数: " << p1.use_count() << "\n";
} // p1 析构，对象被删除
return 0;

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}

输出：

构造
引用计数: 1
引用计数: 2
引用计数: 1
析构