Smart Pointer是C++中的一個大題目，要說清楚他的所有好處很需要費點力氣。我就一個功能一個功能的說。有我理解不透的地方希望大家指點。
1.copy-to-write
當生成一個C++ object的時候如果這個class很大，這個object會佔用很多空間。那麼每生成一個就佔用一片空間，這樣會佔用很多系統資源。同時降低效率。一個解決方法就是對用拷貝構造函數生成的object，讓他不存儲數據，而只存儲一個指向原來object數據的指針。 這樣空間就節省了很多。但問題在於這樣兩個object完全聯結在了一起。如果修改了其中一個，另一個也跟着變了。所以這種方法不可取。這裏講的 copy-to-write技術就是解決這類問題的方法。當通過引用一個已有object去拷貝構造新object時，新object只有一個指向已有 object的指針。這兩個object共享數據。直到其中一個需要修改數據的時候，再把這兩塊數據分離。這裏舉一個最簡化的例子。假設一個class叫 CLargeObject，裏面存有很多數據。我們用一個inner class來把所有數據放在一起，叫CData。CData裏面存有大量數據，例如一個數據庫。這裏用最簡單的模型來表示，假設只有一個整數int m_nVal; CData裏面需要包含另一個變量。叫作索引數目(reference count)。它記錄了指向這個CData object的來自CLargetObject類的指針各數。也就是說，總共有多少CLargeObject的object正在引用着當前的CData object。
class CLargeObject
{
private:
struct CData
{
private:
int m_nVal;
int m_nReferenceCount;
}
};
對於每個CLargeObject的object，我們用一個CData類的指針來指向其數據。
CData *m_pData;
CLargeObject至少有兩個構造函數。第一個是標準的構造函數，初始化其數據。這時數據是唯一的，所以必須新生成一個CData的object來存儲數據。
CLargeObject::CLargeObject(int nVal)
{
m_pData = new Data(nVal);
}
而對於CData類的構造函數而言，初始化他的CLargeObject是第一個指向他的，這一時刻索引數目m_nReferenceCount是1。
CLargeObject::Data::Data(int nVal) : m_nVal(nVal), m_nReferenceCount(1) {}
CLargeObject的第二個構造函數是拷貝構造(copy constructor)。這樣生成的object不需要有新的數據，和已有的object共享數據就可以了。這是索引數目需要加1。表示又有一個object指向當前的CData了。
CLargeObject::CLargeObject(const CLargeObject &ob) // copy constructor
{
ob.m_pData->m_nReferenceCount++;
m_pData = ob.m_pData;
}
這樣CLargeObject就構造好了，使用了可能的最少的內存。下面看看他的析夠函數(destructor)。當一個object被delete的時候，它的數據不一定無效，如果別的object還在引用着這個數據，數據需要留下來。當然，數據的索引數目無論如何都要減1。
CLargeObject::~CLargeObject()
{
if (--m_pData->m_nReferenceCount == 0)
delete m_pData;
}
下面看一看賦值操作。先說用已有的CLargeObject賦值給這個CLargeObject。這時當前CLargeObject裏面的數據要指向已有的這個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;
}
再來看看如何對CLargeObject裏面的數據進行真正的修改。這樣就一定需要對當前的object獨立操作了，否則就影響到了其它指向同一塊數據的CLargeObject。這樣CData類需要一個新的函數，生成只用於當前CLargetObject的數據。如果當前的引用數目是1，那麼當然這個CData就是隻用於這個CLargeObject的了。否則就重新new一個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修改前用這個函數得到唯一的object，然後對它賦值。
void CLargeObject::SetVal(int nNewVal)
{
m_pData = m_pData->get_own_copy();
m_pData->m_nVal = nNewVal;
}
對於所有可能改變CData值的操作，都需要用這種方法。
下面是隻讀函數，簡單。直接返回值，什麼特殊的都不用作。
int CLargeObject::GetVal() const
{
return m_pData->m_nVal;
}
這樣copy-to-write技術就實現了。下面把完整的程序寫一下：
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;
}
很多存儲數據的系統class，如string，CString等都有這種設計。所以記住這個應用是很有必要的。