智能指針和異常
今天讓我們來分析一下C++中的智能指針和異常，首先呢先普及一下概念！
創(chuàng)新互聯(lián)企業(yè)建站,十余年網(wǎng)站建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，專注于網(wǎng)站建設(shè)技術(shù)，精于網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)，有多年建站和網(wǎng)站代運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)師為客戶打造網(wǎng)絡(luò)企業(yè)風(fēng)格，提供周到的建站售前咨詢和貼心的售后服務(wù)。對(duì)于網(wǎng)站建設(shè)、成都網(wǎng)站設(shè)計(jì)中不同領(lǐng)域進(jìn)行深入了解和探索，創(chuàng)新互聯(lián)在網(wǎng)站建設(shè)中充分了解客戶行業(yè)的需求，以靈動(dòng)的思維在網(wǎng)頁(yè)中充分展現(xiàn)，通過對(duì)客戶行業(yè)精準(zhǔn)市場(chǎng)調(diào)研，為客戶提供的解決方案。
（1）智能指針：智能或者自動(dòng)化的管理指針?biāo)鶗?huì)向的動(dòng)態(tài)資源的釋放。
（2）異常：當(dāng)一個(gè)函數(shù)發(fā)現(xiàn)自己無法處理的錯(cuò)誤時(shí)，讓函數(shù)的調(diào)用者直接或間接的處理這個(gè)問題。
（3）RAII：資源分配即初始化。構(gòu)造函數(shù)完成對(duì)象的初始化，析構(gòu)函數(shù)完成對(duì)象的清理，而不是刪除。
在實(shí)際寫代碼過程中，我們很容易寫出存在異常的代碼，不信來看看下面幾個(gè)例子 ：
void Test()
{
int *p = new int(1);
if (1)
{
return;
}
delete p;
}很容易可以看出在if語(yǔ)句中已經(jīng)返回了，那后面的代碼自然是執(zhí)行不了了，所以就出現(xiàn)了內(nèi)存泄露的危險(xiǎn)，這可是非?？膳碌哪?，它可能會(huì)耗盡內(nèi)存，不僅當(dāng)前程序會(huì)崩潰，嚴(yán)重的整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)崩潰，這是看你怎么辦，哈哈。這時(shí)肯定會(huì)有人想到了C++里面不是有異常捕獲嗎？是的，為了增加代碼的兼容性，C++采用了下面的代碼來捕獲異常：
throw 拋出異常;
try
{
//可能發(fā)生異常的代碼
}
catch (異常類型)
{
//發(fā)生異常后的處理方法
}上面的代碼進(jìn)行這樣處理不就沒事了嗎？
void Test()
{
int *p = new int(1);
try
{
if (1)
{
throw 1;
}
}
catch (int e)
{
delete p;
throw;
}
delete p;
}但是這里在catch中卻二次拋出異常，這樣管理起來非?；靵y。所以就引入了智能指針，用它來解決異常更方便。上面提到的RAII就是編寫異常安全代碼的關(guān)鍵思想。
下來介紹一下Boost庫(kù)里的智能指針吧。
下面給出這些智能指針的模擬實(shí)現(xiàn)接口，具體的實(shí)現(xiàn)自己完成嘍
（1）AutoPtr有兩種實(shí)現(xiàn)方法
//現(xiàn)代寫法
template <typename T>
class AutoPtr
{
public:
AutoPtr(T* ptr);
AutoPtr(AutoPtr<T>& ap);
AutoPtr<T>& operator=(AutoPtr<T>& ap);
T& operator*();
T* operator->();
~AutoPtr();
protected:
T* _ptr;
};
//舊方法
template<typename T>
class AutoPtr
{
public:
AutoPtr(T* ptr);
AutoPtr(AutoPtr<T>& ap);
AutoPtr<T>& operator=(AutoPtr<T>& ap);
T& operator*();
T* operator->();
~AutoPtr();
protected:
T* _ptr;
bool _owner;
};很容易可以看出舊寫法里多了一個(gè)布爾類型的成員變量，大家都知道AutoPtr采用的是管理權(quán)轉(zhuǎn)移的方式來管理的。所以誰(shuí)是資源的管理者，誰(shuí)的_owner值就為true，其他的對(duì)象的_owner自然就是false。在現(xiàn)代寫法中去除了這種方式，直接采用對(duì)象賦空的方式，看起來還是舊的寫法似乎更為合理一點(diǎn)，但是新事物的出現(xiàn)肯定有它存在的理由，下來我們看個(gè)例子：
AutoPtr<int> ap1(new int(1));
if (某個(gè)條件)
{
AutoPtr<int> ap2(ap1);
}大家想到了嗎？對(duì)于舊寫法，如果進(jìn)入if語(yǔ)句，創(chuàng)建ap2后進(jìn)行拷貝ap1._owner=false,ap2._owner=true；但是出了if代碼塊，就出了ap2的作用域，ap2被釋放，但ap1里還保存著原來的地址，所以可能發(fā)生二次釋放或訪問問題，但這個(gè)時(shí)候ap1就是野指針啦，后果很嚴(yán)重呢！
但對(duì)于現(xiàn)代寫法，拷貝后將ap1賦空，想要再用ap1時(shí)進(jìn)行檢測(cè)為空，那也就避免使用它啦。
（2）ScopedPtr
template<typename T>
class ScopedPtr
{
public:
ScopedPtr(T* ptr);
~ScopedPtr();
T& operator*();
T* operator->();
protected:
ScopedPtr(ScopedPtr<T>& sp);
ScopedPtr<T>& operator=(ScopedPtr<T>& sp);
protected:
T* _ptr;
};容易看出它里面直接把拷貝構(gòu)造函數(shù)和重載賦值函數(shù)聲明為了保護(hù)或者私有的，在類外是不能被調(diào)用的，也就起到了防拷貝的作用。
（3）SharedPtr
template<typename T>
class SharedPtr
{
public:
SharedPtr(T* ptr);
SharedPtr(const SharedPtr<T>& sp);
~SharedPtr();
SharedPtr<T>& operator=(const SharedPtr<T>& sp);
T& operator*();
T* operator->();
public:
void UseCount();
void GetPtr();
protected:
void _Release();
protected:
T* _ptr;
long* _pCount;
};（4）ScopedArray/SharedArray
template<typename T>
class ScopedArray
{
public:
ScopedArray(T* ptr);
~ScopedArray();
T& operator[](size_t index);
protected:
ScopedArray(const ScopedArray<T>& sp);
ScopedArray<T>& operator=(const ScopedArray<T>& sp);
protected:
T* _ptr;
};
//
template<typename T>
class SharedArray
{
public:
SharedArray(T* ptr);
~SharedArray();
SharedArray(const SharedArray<T>& sp);
SharedArray<T>& operator=(const SharedArray<T>& sp);
T& operator[](size_t index);
protected:
void _Release();
protected:
T* _ptr;
long* _pCount;
};這些當(dāng)中SharedPtr是使用最廣泛的，但在上面SharedPtr的實(shí)現(xiàn)方法中還存在幾個(gè)重要的問題：
1，引用計(jì)數(shù)器更新存在著線程安全
對(duì)于這個(gè)問題呢，我還沒有能力去解決，待我學(xué)成歸來，一定收拾它。
2，循環(huán)引用
我們用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來說明一下什么是循環(huán)引用
#include<memory>
struct Node//定義一個(gè)雙向鏈表
{
shared_ptr<Node> _next;
shared_ptr<Node> _prev;
~Node()
{
cout << "delete" << this << endl;
}
};
void TestSharedPtr()
{
shared_ptr<Node> cur(new Node());
shared_ptr<Node> next(new Node())
cur->_next = next;
next->_prev = cur;
}運(yùn)行這段代碼你會(huì)發(fā)現(xiàn)，咦，為什么沒有輸出呢？也就是說cur和next根本沒用被釋放。大家看下面的圖
在用SharedPtr實(shí)現(xiàn)雙向鏈表時(shí)，會(huì)發(fā)生循環(huán)引用，這是一個(gè)很特殊的場(chǎng)景。
因?yàn)閏ur->_next和next->_prev相互依賴，所以在出了作用域以后都等著對(duì)方釋放，處于一種僵持狀態(tài)。因而沒用調(diào)用析構(gòu)函數(shù)。
解決方法是采用weak_ptr弱指針，如下：
#include<memory>
struct Node//定義一個(gè)雙向鏈表
{
weak_ptr<Node> _next;
weak_ptr<Node> _prev;
~Node()
{
cout << "delete" << this << endl;
}
};weak_ptr在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)引用計(jì)數(shù)為1，而在cur->_next=next和next->_prev=cur中對(duì)cur和next的引用計(jì)數(shù)不加1，這就很好的解決了循環(huán)引用的問題。
3，定置刪除器
先介紹一個(gè)概念仿函數(shù)，顧名思義它類似于函數(shù)但并不是函數(shù)，而是一個(gè)類。只不過在類的對(duì)象調(diào)用成員函數(shù)的時(shí)候特別像是函數(shù)的調(diào)用，也就是在 這個(gè)類中重載了operator()?？磧蓚€(gè)小例子：
（1）
void TestSharedPtr()
{
int *p1 = (int *)malloc(sizeof(int)* 10);
shared_ptr<int> sp1(p1);
}程序看上去沒有問題，可能也沒有崩潰，可是malloc和free要成對(duì)使用，這里存在內(nèi)存泄露的問題。
（2）
void TestSharedPtr()
{
FILE* p2 = fopen("test.cpp", "r");
shared_ptr<FILE> sp2(p2,Fclose());//出作用域釋放文件，發(fā)生崩潰
}當(dāng)shared_ptr對(duì)象是文件時(shí)，出作用域釋放，系統(tǒng)自然會(huì)崩潰。
怎么解決上面的問題的？
struct Free
{
void operator()(void* ptr)
{
cout << "Free:" << ptr << endl;
free(ptr);
}
};
struct Fclose
{
void operator()(void* ptr)
{
cout << "Fclose" << ptr << endl;
fclose((FILE*)ptr);
}
};
void TestSharedPtr()
{
int *p1 = (int *)malloc(sizeof(int)* 10);
shared_ptr<int> sp1(p1,Free());
Fclose f;
FILE* p2 = fopen("test.cpp", "r");
shared_ptr<FILE> sp2(p2,Fclose());
}這就是一個(gè)仿函數(shù)的使用實(shí)例。
那接下來就用它來模擬實(shí)現(xiàn)shared_ptr的定置刪除器吧，同樣還是給出接口。
template<typename T>
struct DefaultDel
{
void operator()(T* ptr)
{
delete ptr;
}
};
template<typename T>
struct Free
{
void operator()(T* ptr)
{
free(ptr);
}
};
template<typename T,typename D=DefaultDel<T>>
class SharedPtr
{
public:
SharedPtr(T* ptr);
SharedPtr(T* ptr,D del);
SharedPtr(const SharedPtr<T,D>& sp);
~SharedPtr();
SharedPtr<T,D>& operator=(const SharedPtr<T,D>& sp);
T& operator*();
T* operator->();
public:
void UseCount();
void GetPtr();
protected:
void _Release();
protected:
T* _ptr;
long* _pCount;
D _del;
};
void TestDeleter()
{
SharedPtr<int, DefaultDel<int>> sp1(new int(1));
SharedPtr<int, Free<int>> sp2((int *)malloc(sizeof(int)));
SharedPtr<int> sp3(new int(1));
SharedPtr<int, Free<int>> sp4((int *)malloc(sizeof(int)));
}好了，智能指針就說這么多啦。小伙伴明白了嗎？
本文標(biāo)題：智能指針和異常
本文地址：http://muchs.cn/article0/gdedoo.html
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