C++面試題——智能指針的原理和實現

     1，你知道智能指針嗎？智能指針的原理。

     2，常用的智能指針。
     3，智能指針的實現。

　　1答案：智能指針是一個類，這個類的構造函數中傳入一個普通指針，析構函數中釋放傳入的指針。智能指針的類都是棧上的對象，所以當函數（或程序）結束時會自動被釋放，

     2， 最常用的智能指針： 

              1）std::auto_ptr，有很多問題。 不支持複製（拷貝構造函數）和賦值（operator =），但複製或賦值的時候不會提示出錯。因爲不能被複制，所以不能被放入容器中。

              2) C++11引入的unique_ptr， 也不支持複製和賦值，但比auto_ptr好，直接賦值會編譯出錯。實在想賦值的話，需要使用：std::move。

               例如：

                    std::unique_ptr<int> p1(new int(5));
                    std::unique_ptr<int> p2 = p1; // 編譯會出錯
                    std::unique_ptr<int> p3 = std::move(p1); // 轉移所有權, 現在那塊內存歸p3所有, p1成爲無效的指針.

              3) C++11或boost的shared_ptr，基於引用計數的智能指針。可隨意賦值，直到內存的引用計數爲0的時候這個內存會被釋放。

              4）C++11或boost的weak_ptr，弱引用。 引用計數有一個問題就是互相引用形成環，這樣兩個指針指向的內存都無法釋放。需要手動打破循環引用或使用weak_ptr。顧名思義，weak_ptr是一個弱引用，只引用，不計數。如果一塊內存被shared_ptr和weak_ptr同時引用，當所有shared_ptr析構了之後，不管還有沒有weak_ptr引用該內存，內存也會被釋放。所以weak_ptr不保證它指向的內存一定是有效的，在使用之前需要檢查weak_ptr是否爲空指針。

     3， 智能指針的實現

      下面是一個基於引用計數的智能指針的實現，需要實現構造，析構，拷貝構造，=操作符重載，重載*-和>操作符。

template <typename T>
class SmartPointer {
public:
    //構造函數
    SmartPointer(T* p=0): _ptr(p), _reference_count(new size_t){
        if(p)
            *_reference_count = 1;
        else
            *_reference_count = 0;
    }
    //拷貝構造函數
    SmartPointer(const SmartPointer& src) {
        if(this!=&src) {
            _ptr = src._ptr;
            _reference_count = src._reference_count;
            (*_reference_count)++;
        }
    }
    //重載賦值操作符
    SmartPointer& operator=(const SmartPointer& src) {
        if(_ptr==src._ptr) {
            return *this;
        }
        releaseCount();
        _ptr = src._ptr;
        _reference_count = src._reference_count;
        (*_reference_count)++;
        return *this;
    }

    //重載操作符
    T& operator*() {
        if(ptr) {
            return *_ptr;
        }
        //throw exception
    }
    //重載操作符
    T* operator->() {
        if(ptr) {
            return _ptr;
        }
        //throw exception
    }
    //析構函數
    ~SmartPointer() {
        if (--(*_reference_count) == 0) {
            delete _ptr;
            delete _reference_count;
        }
    }
private:
    T *_ptr;
        size_t *_reference_count;
        void releaseCount() {
        if(_ptr) {
            (*_reference_count)--;
                if((*_reference_count)==0) {
                    delete _ptr;
                    delete _reference_count;
                }
        }
        }
};

int main()
{
    SmartPointer<char> cp1(new char('a'));
    SmartPointer<char> cp2(cp1);
    SmartPointer<char> cp3;
    cp3 = cp2;
    cp3 = cp1;
    cp3 = cp3;
    SmartPointer<char> cp4(new char('b'));
    cp3 = cp4;
}