• 【c++智能指针】模拟带有weak_ptr的shared_ptr

    【查询x86指令集，原子操作】

    文章目录

    删除器

    template<class _Ty>
class MyDeletor
{
 public:
	 MyDeletor() = default;
	 void operator()(_Ty* ptr) const
	 {
		 if (ptr != NULL)
		 {
			 delete ptr;
		 }
	 }
};
template<class _Ty>
class MyDeletor<_Ty[]>
{
public:
	MyDeletor() = default;
	void operator()(_Ty* ptr) const
	{
		if (ptr != NULL)
		{
			delete[] ptr;
		}
	}
};

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    引用计数类型

    成员变量：
    1、指向对象的指针
    2、强引用计数 //当其值为1的时候，说明对象存在
    3、弱引用计数

    template<class _Ty>
class RefCnt
{
public:
	_Ty* _Ptr;                    //Obj
	std::atomic_int _Uses;       //shared_ptr; 
	std::atomic_int _Weaks;      //weak_ptr  弱引用
public:
	RefCnt(_Ty* p) :_Ptr(p), _Uses(1), _Weaks(1); {}
	~RefCnt() {}
	void _Incref() { _Uses += 1; }
	void _Incwef() { _Weaks += 1; }
};

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    my_shared_ptr类的设计

    template<class _Ty,class _Dx = MyDeletor<_Ty> >
class my_shared_ptr
{
private:
	_Ty* _Ptr;  //指向object对象
	RefCnt<_Ty>* Rep;   //指向引用计数类
	_Dx _mDeletor;   //删除器
public:
};

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    构造函数：

    my_shared_ptr(_Ty* p = nullptr) :_Ptr(nullptr), Rep(nullptr)
	{
		if (p != nullptr)
		{
			_Ptr = p;
			Rep = new RefCnt<_Ty>(p);
		}
	}

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    析构函数

    ~my_shared_ptr()
	{
		if (Rep != nullptr && --Rep->_Uses == 0)
		{
			_mDeletor(_Ptr);
			if (--Rep->_Weaks == 0)
			{
				delete Rep;
			}
		}
		_Ptr = nullptr;
		Rep = nullptr;
	

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    拷贝构造函数

    my_shared_ptr(const my_shared_ptr& _Y):_Ptr(_Y._Ptr),Rep(_Y.Rep)
 	{
		if (Rep != nullptr)
		{
			Rep->_Incref();//  _Uses++
		}
	}

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    移动构造函数

    my_shared_ptr(my_shared_ptr&& _Y) :_Ptr(_Y._Ptr), Rep(_Y.Rep)
	{
		_Y._Ptr = nullptr;
		_Y.Rep = nullptr;
	}

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    普通赋值

    my_shared_ptr& operator=(const my_shared_ptr& r)
	{
		if (this == *r || this->_Ptr == r._Ptr) return *this;
		if (_Ptr != nullptr && --Rep->_Uses == 0)
		{
			_mDeletor(_Ptr);
			if (--Rep->_Weaks == 0)
			{
				delete Rep;
			}
		}
		_Ptr = r._Ptr;
		Rep = r.Rep;
		if (_Ptr != nullptr)
		{
			Rep->_Incref();
		}
		return *this;
	}

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    移动赋值

    my_shared_ptr& operator=(my_shared_ptr&& r)
{
	if (this == &r)return *this;
	if (_Ptr != nullptr && r._Ptr != nullptr && _Ptr == r._Ptr)
	{
		this->Rep->_Uses -= 1;
		r._Ptr = nullptr;
		r.Rep = nullptr;
		return *this;
	}
	if (_Ptr != nullptr && --Rep->_Uses == 0)
	{
		_mDeletor(_Ptr);
		if (--Rep->_Weaks == 0)
		{
			delete Rep;
		}
	}
	_Ptr = r._Ptr;
	Rep = r.Rep;
	r._Ptr = nullptr;
	r.Rep = nullptr;
	return *this;
}

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    解引用和指向运算符重载

    _Ty* get()
{
	return _Ptr;
}
	_Ty& operator*()const
	{
		return *get();
	 }
	_Ty* operator->()const
	{
		return get();
	}

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    返回持有当前资源的指针个数

    size_t use_cout()const
{
	if (Rep == nullptr) return 0;
	return Rep->_Uses;
}

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    交换资源函数

    void swap(my_shared_ptr& r)
{
	std::swap(_Ptr, r._Ptr);
	std::swap(Rep, r.Rep);
}

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    bool运算符重载

    operator bool()
{
	return _Ptr != nullptr;
}

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    模拟my_weak_ptr

    只有一个Rep指针，指向引用计数

    template<class _Ty>
class my_weak_ptr
{
private:
	RefCnt<_Ty>* _Rep;
public:
	my_weak_ptr() :_Rep(nullptr) {}

};

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    拷贝构造（强引用拷贝给弱引用）

    my_weak_ptr(const my_shared_ptr<_Ty>& other):_Rep(other.Rep)
	{
		if (_Rep != nullptr)
		{
			_Rep->_Incwef();//weaks
		}
	}

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    拷贝构造

    my_weak_ptr(const my_weak_ptr& other) :_Rep(other._Rep)
{
	if (_Rep != nullptr)
	{
		_Rep->_Incwef();//weaks
	}
}

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    移动拷贝

    my_weak_ptr(my_weak_ptr&& other) :_Rep(other._Rep)
	{
		other._Rep = nullptr;
	}
	~my_weak_ptr()
	{
		if (_Rep != nullptr)  //弱引用只能析构计数
		{
			delete _Rep;
		}
		_Rep = nullptr;
	}

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    普通赋值

    my_weak_ptr& operator=(const my_weak_ptr&other)
	{
		if (this == &other || this->_Rep == other._Rep) return *this;
		if (this->_Rep != nullptr && --_Rep->_Weaks == 0)
		{
			delete _Rep;
		}
		_Rep = other._Rep;
		if (_Rep != nullptr)
		{
			_Rep->_Incwef();
		}
		return *this;
	}

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    移动赋值

    1.防止自赋值
    2.在_Rep和Other._Rep都不为空，且相等时，将弱引用计数-1，并将参数指针置为空。
    3.如果_Rep 不为空，且对弱引用计数-1为0，则删除弱引用计数结构。
    4.将参数赋值给_Rep,并将参数置为空

    my_weak_ptr& operator=( my_weak_ptr &&other)
{
	if (this == other) return *this;
	if (this->_Rep != nullptr && other._Rep!=nullptr && _Rep==other._Rep)
	{
		this->_Rep->_Weaks -= 1;
		other._Rep = nullptr;
		return *this;
	}
	if (_Rep != nullptr && --_Rep->_Weaks==0)
	{
		delete _Rep;
	}
	_Rep = other._Rep;
	other._Rep = nullptr;
	return *this;
}

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    my_shared_ptr给my_weak_ptr赋值

    1.对弱引用做判断，如果减为0，删除引用计数结构
    2.将_Rep指向my_shared_ptr<_Ty>中Rep指向的引用计数结构
    3.如果此时_Rep不为空就 _weak+1

    my_weak_ptr& operator=(const my_shared_ptr<_Ty>& other)
{
	if (_Rep != nullptr && --_Rep->_Weaks == 0)
	{
		delete _Rep;
	}
	_Rep = other.Rep;
	if (_Rep != nullptr)
	{
		_Rep->_Incwef();
	}
	return *this;
}

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    检查引用对象是否被删除

    bool expired() const
{
	return this->_Rep->_Uses == 0; //当强引用计数为0的时候，说明对象已经被删除
}
};

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    不能使用移动拷贝和移动赋值的方式，强引用拷贝或赋值给弱引用，因为弱引用只能指向引用计数，不能拥有资源，弱引用指针，没有重载，解引用，指向，因为它只有一个指针，指向的是引用计数。**    请添加图片描述

    锁 会让对象的生存期变长

    my_shared_ptr<_Ty>lock()const
	{
		my_shared_ptr<_Ty>_Ret;
		_Ret._Ptr = _Rep->_Ptr;
		_Ret.Rep = _Rep;
		_Ret.Rep->_Incref();
	}

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    测试

    class Object
{
private:
	int value;
public:
	Object(int x = 0) :value(x) { cout << "Obejct" << endl; }
	~Object() { cout << "~Object:" << endl; }

	void Print() const { cout << "value: " << value << endl; }
};
void fun()
{
	my_shared_ptr<Object> op1(new Object(10));
	my_weak_ptr<Object> wp1(op1);//强指针拷贝给弱指针
	my_weak_ptr<Object> wp2(op1);
}
int main()
{
	fun();
	return 0;
}

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    void Print() const { cout << "value: " << value << endl; }
};
void fun1()
{
		my_weak_ptr<Object> wp;
		{
			my_shared_ptr<Object> op1(new Object(10));
			wp = op1;
		}//块内成员，快结束，就会被析构
		if (!wp.expired())
		{
			wp.lock()->Print();   //Object已经被析构，所以无法打印10
		}
}

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    完整代码；

    #include
#include
using namespace std;

template<class _Ty>
class MyDeletor
{
 public:
	 MyDeletor() = default;
	 void operator()(_Ty* ptr) const
	 {
		 if (ptr != NULL)
		 {
			 delete ptr;
		 }
	 }
};
template<class _Ty>
class MyDeletor<_Ty[]>
{
public:
	MyDeletor() = default;
	void operator()(_Ty* ptr) const
	{
		if (ptr != NULL)
		{
			delete[] ptr;
		}
	}
};

template<class _Ty>
class RefCnt
{
public:
	_Ty* _Ptr;                    //Obj
	std::atomic_int _Uses;       //shared_ptr; 
	std::atomic_int _Weaks;      //weak_ptr  弱引用
public:
	RefCnt(_Ty* p) :_Ptr(p), _Uses(1), _Weaks(1){}
	~RefCnt() {}
	void _Incref() { _Uses += 1; }
	void _Incwef() { _Weaks += 1; }
};

template<class _Ty,class _Dx = MyDeletor<_Ty> >
class my_shared_ptr
{
private:
	_Ty* _Ptr;  //指向object对象
	RefCnt<_Ty>* Rep;   //指向引用计数类
	_Dx _mDeletor;   //删除器
public:
	my_shared_ptr(_Ty* p = nullptr) :_Ptr(nullptr), Rep(nullptr)
	{
		if (p != nullptr)
		{
			_Ptr = p;
			Rep = new RefCnt<_Ty>(p);
		}
	}
	~my_shared_ptr()  
	{
		if (Rep != nullptr && --Rep->_Uses == 0)
		{                         //在析构的时候不仅要减强引用个数还要减弱引用个数
			_mDeletor(_Ptr);   
			if (--Rep->_Weaks == 0)
			{
				delete Rep;
			}
		}
		_Ptr = nullptr;
		Rep = nullptr;
	}
	my_shared_ptr(const my_shared_ptr& _Y):_Ptr(_Y._Ptr),Rep(_Y.Rep)
 	{
		if (Rep != nullptr)
		{
			Rep->_Incref();//  _Uses++
		}
	}
	my_shared_ptr(my_shared_ptr&& _Y) :_Ptr(_Y._Ptr), Rep(_Y.Rep)
	{
		_Y._Ptr = nullptr;
		_Y.Rep = nullptr;
	}
	my_shared_ptr& operator=(const my_shared_ptr& r)
	{
		if (this == *r || this->_Ptr == r._Ptr) return *this;
		if (_Ptr != nullptr && --_Ptr->_Uses == 0)
		{
			_mDeletor(_Ptr);
			if (--Rep->_Weaks == 0)
			{
				delete Rep;
			}
		}
		_Ptr = r._Ptr;
		Rep = r.Rep;
		if (_Ptr != nullptr)
		{
			Rep->_Incref();
		}
		return *this;
	}
	my_shared_ptr& operator=(my_shared_ptr&& r)
	{
		if (this == &r)return *this;
		if (_Ptr != nullptr && r._Ptr != nullptr && _Ptr == r._Ptr)
		{
			this->Rep->_Uses -= 1;
			r._Ptr = nullptr;
			r.Rep = nullptr;
			return *this;
		}
		if (_Ptr != nullptr && --Rep->_Uses == 0)
		{
			_mDeletor(_Ptr);
			if (--Rep->_Weaks == 0)
			{
				delete Rep;
			}
		}
		_Ptr = r._Ptr;
		Rep = r.Rep;
		r._Ptr = nullptr;
		r.Rep = nullptr;
		return *this;
	}
	_Ty* get()
	{
		return _Ptr;
	}
	_Ty& operator*()const
	{
		return *get();
	 }
	_Ty* operator->()const
	{
		return get();
	}
	size_t use_cout()const
	{
		if (Rep == nullptr) return 0;
		return Rep->_Uses;
	}
	void swap(my_shared_ptr& r)
	{
		std::swap(_Ptr, r._Ptr);
		std::swap(Rep, r.Rep);
	}
	operator bool()
	{
		return _Ptr != nullptr;
	}
	template<class _Ty>
	friend class my_weak_ptr;
};
template<class _Ty>
class my_weak_ptr
{
private:                   //弱指针不拥有资源
	RefCnt<_Ty>* _Rep;   //只负责弱引用计数，没有权限释放对象，共享性只能指针才有权限释放对象
public:
	my_weak_ptr() :_Rep(nullptr) {}
	//强指针拷贝给弱指针
	my_weak_ptr(const my_shared_ptr<_Ty>& other):_Rep(other.Rep)
	{
		if (_Rep != nullptr)
		{
			_Rep->_Incwef();//weaks
		}
	}
	my_weak_ptr(const my_weak_ptr& other) :_Rep(other._Rep)
	{
		if (_Rep != nullptr)
		{
			_Rep->_Incwef();//weaks
		}
	}
	my_weak_ptr(my_weak_ptr&& other) :_Rep(other._Rep)
	{
		other._Rep = nullptr;
	}
	~my_weak_ptr()
	{
		if (_Rep != nullptr)  //弱引用只能析构计数
		{
			delete _Rep;
		}
		_Rep = nullptr;
	}
	my_weak_ptr& operator=(const my_weak_ptr&other)
	{
		if (this == &other || this->_Rep == other._Rep) return *this;
		if (this->_Rep != nullptr && --_Rep->_Weaks == 0)
		{
			delete _Rep;
		}
		_Rep = other._Rep;
		if (_Rep != nullptr)
		{
			_Rep->_Incwef();
		}
		return *this;
	}
	my_weak_ptr& operator=( my_weak_ptr &&other)
	{
		if (this == other) return *this;
		if (this->_Rep != nullptr && other._Rep!=nullptr && _Rep==other._Rep)
		{
			this->_Rep->_Weaks -= 1;
			other._Rep = nullptr;
			return *this;
		}
		if (_Rep != nullptr && --_Rep->_Weaks==0)
		{
			delete _Rep;
		}
		_Rep = other._Rep;
		other._Rep = nullptr;
		return *this;
	}
	my_weak_ptr& operator=(const my_shared_ptr<_Ty>& other)
	{
		if (_Rep != nullptr && --_Rep->_Weaks == 0)
		{
			delete _Rep;
		}
		_Rep = other.Rep;
		if (_Rep != nullptr)
		{
			_Rep->_Incwef();
		}
		return *this;
	}
	//不能使用移动拷贝和移动赋值的方式，强引用拷贝或赋值给弱引用，因为弱引用只能指向引用计数，不能拥有资源。
	bool expired() const
	{
		return this->_Rep->_Uses == 0; //当强引用计数为0的时候，说明对象已经被删除
	}
   //弱引用指针，没有重载，解引用，指向，因为它只有一个指针，指向的是引用计数。
	//锁  会让对象的生存期变长
	my_shared_ptr<_Ty>lock()const
	{
		my_shared_ptr<_Ty>_Ret;
		_Ret._Ptr = _Rep->_Ptr;
		_Ret.Rep = _Rep;
		_Ret.Rep->_Incref();
	}
};
class Object
{
private:
	int value;
public:
	Object(int x = 0) :value(x) { cout << "Obejct" << endl; }
	~Object() { cout << "~Object:" << endl; }

	void Print() const { cout << "value: " << value << endl; }
};
void fun()
{
	my_shared_ptr<Object> op1(new Object(10));
	my_weak_ptr<Object> wp1(op1);//强指针拷贝给弱指针
	my_weak_ptr<Object> wp2(op1);
}
int main()
{
	fun();
	return 0;
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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_52958292/article/details/127673785