原帖及讨论：http://bbs.bc-cn.net/dispbbs.asp?BoardID=56&ID=92844 Smart Pointer是C++中的一个大题目，要说清楚他的所有好处很需要费点力气。我就一个功能一个功能的说。有我理解不透的地方希望大家指点。1.copy-to-write当生成一个C++ object的时候如果这个class很大，这个object会占用很多空间。那么每生成一个就占用一片空间，这样会占用很多系统资源。同时降低效率。一个解决方法就是对用拷贝构造函数生成的object，让他不存储数据，而只存储一个指向原来object数据的指针。这样空间就节省了很多。但问题在于这样两个object完全联结在了一起。如果修改了其中一个，另一个也跟着变了。所以这种方法不可取。这里讲的copy-to-write技术就是解决这类问题的方法。当通过引用一个已有object去拷贝构造新object时，新object只有一个指向已有object的指针。这两个object共享数据。直到其中一个需要修改数据的时候，再把这两块数据分离。这里举一个最简化的例子。假设一个class叫CLargeObject，里面存有很多数据。我们用一个inner class来把所有数据放在一起，叫CData。CData里面存有大量数据，例如一个数据库。这里用最简单的模型来表示，假设只有一个整数int m_nVal; CData里面需要包含另一个变量。叫作索引数目(reference count)。它记录了指向这个CData object的来自CLargetObject类的指针各数。也就是说，总共有多少CLargeObject的object正在引用着当前的CData object。class CLargeObject{private: struct CData { private: int m_nVal; int m_nReferenceCount; }};对于每个CLargeObject的object，我们用一个CData类的指针来指向其数据。CData *m_pData;CLargeObject至少有两个构造函数。第一个是标准的构造函数，初始化其数据。这时数据是唯一的，所以必须新生成一个CData的object来存储数据。CLargeObject::CLargeObject(int nVal){ m_pData = new Data(nVal);}而对于CData类的构造函数而言，初始化他的CLargeObject是第一个指向他的，这一时刻索引数目m_nReferenceCount是1。CLargeObject::Data::Data(int nVal) : m_nVal(nVal), m_nReferenceCount(1) {}CLargeObject的第二个构造函数是拷贝构造(copy constructor)。这样生成的object不需要有新的数据，和已有的object共享数据就可以了。这是索引数目需要加1。表示又有一个object指向当前的CData了。CLargeObject::CLargeObject(const CLargeObject &ob) // copy constructor{ ob.m_pData->m_nReferenceCount++; m_pData = ob.m_pData;}这样CLargeObject就构造好了，使用了可能的最少的内存。下面看看他的析够函数(destructor)。当一个object被delete的时候，它的数据不一定无效，如果别的object还在引用着这个数据，数据需要留下来。当然，数据的索引数目无论如何都要减1。CLargeObject::~CLargeObject(){ if (--m_pData->m_nReferenceCount == 0) delete m_pData;}下面看一看赋值操作。先说用已有的CLargeObject赋值给这个CLargeObject。这时当前CLargeObject里面的数据要指向已有的这个object，就搞定了。CLargeObject& CLargeObject::operator = (const CLargeObject& ob) // copy assignment{ ob.m_pData->m_nReferenceCount++; if (--m_pData->m_nReferenceCount == 0) delete m_pData; m_pData = ob.m_pData; return *this;}再来看看如何对CLargeObject里面的数据进行真正的修改。这样就一定需要对当前的object独立操作了，否则就影响到了其它指向同一块数据的CLargeObject。这样CData类需要一个新的函数，生成只用于当前CLargetObject的数据。如果当前的引用数目是1，那么当然这个CData就是只用于这个CLargeObject的了。否则就重新new一个CData返回。 Data* CLargeObject::CData::get_own_copy() // clone if necessary { if (m_nReferenceCount==1) return this; m_nReferenceCount--; return new Data(m_nVal); }CLargeObject修改前用这个函数得到唯一的object，然后对它赋值。void CLargeObject::SetVal(int nNewVal){ m_pData = m_pData->get_own_copy(); m_pData->m_nVal = nNewVal;}对于所有可能改变CData值的操作，都需要用这种方法。下面是只读函数，简单。直接返回值，什么特殊的都不用作。int CLargeObject::GetVal() const{ return m_pData->m_nVal;}这样copy-to-write技术就实现了。下面把完整的程序写一下：class CLargeObject{public: CLargeObject(int nVal); CLargeObject(const CLargeObject &ob); ~CLargeObject(); CLargeObject& operator = (const CLargeObject& ob); void SetVal(int nNewVal); int GetVal() const;private: struct Data { public: Data(int nVal) : m_nVal(nVal), m_nReferenceCount(1) {} private: friend class CLargeObject; Data* get_own_copy() // clone if necessary { if (m_nReferenceCount==1) return this; m_nReferenceCount--; return new Data(m_nVal); } // control variables. int m_nReferenceCount; // actual data portion int m_nVal; }; Data *m_pData;}; CLargeObject::CLargeObject(int nVal){ m_pData = new Data(nVal);} CLargeObject::CLargeObject(const CLargeObject &ob) // copy constructor{ ob.m_pData->m_nReferenceCount++; m_pData = ob.m_pData;} CLargeObject::~CLargeObject(){ if (--m_pData->m_nReferenceCount == 0) delete m_pData;} CLargeObject& CLargeObject::operator = (const CLargeObject& ob) // copy assignment{ ob.m_pData->m_nReferenceCount++; if (--m_pData->m_nReferenceCount == 0) delete m_pData; m_pData = ob.m_pData; return *this;} void CLargeObject::SetVal(int nNewVal){ m_pData = m_pData->get_own_copy(); m_pData->m_nVal = nNewVal;} int CLargeObject::GetVal() const{ return m_pData->m_nVal;}很多存储数据的系统class，如string，CString等都有这种设计。所以记住这个应用是很有必要的。
评论