【内存】scoped

1.初识scoped_ptr

scoped_ptr是一个与auto_ptr/unique_ptr很类似的智能指针，它包装了new操作符在堆上分配的动态对象，能够保证动态创建的对象在任何时候都可以被正确地删除。但scoped_ptr的所有权更加严格，不能转让，一旦scoped_ptr获取了对象的管理权，我们就无法再从它那里收回来。scoped_ptr拥有一个很好的名字，它向代码的阅读者传递了明确的信息：这个智能指针只能在本作用域里使用，不希望被转让。

2.类摘要

template<class T>
class scoped_ptr
{
private:T* px;// 原始指针scoped_ptr(scoped_ptr const &);   // 拷贝构造函数私有化scoped_ptr& operator=(scoped_ptr const &); // 赋值操作私有化void operator==(scoped_ptr const &)const;  // 相等操作私有化void operator!=(scoped_ptr const &)const;  // 不等操作符私有化
public:explicit scoped_ptr(T* p = 0);    // 显示构造函数~scoped_ptr();                    // 析构函数void reset(T * p = 0);            // 重置智能指针T& operator*() const;             // 操作符重载T* operator->() const;            // 操作符重载T* get() const;                   // 获得原始指针explicit  operator bool() const;  // 显示bool值的转换void swap(scoped_ptr & b);        // 交换指针
};
template<class T> inline
bool operator==(scoped_ptr<T> const & p,boost::detail::sp_nullptr_t);

3.一个简单的模拟实现与简单应用

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
template<class T>
class scoped_ptr
{
private:T* px;// 原始指针scoped_ptr(scoped_ptr const &);   // 拷贝构造函数私有化scoped_ptr& operator=(scoped_ptr const &); // 赋值操作私有化void operator==(scoped_ptr const &)const;  // 等号操作符重载void operator!=(scoped_ptr const &)const;  // 不等号操作符重载
public:// 显示构造函数explicit scoped_ptr(T* p = 0):px(p){}// 析构函数~scoped_ptr(){delete px;px = nullptr;}// 重置智能指针的写法void reset_1(T * p = 0){if(p!=px && p!= nullptr){delete px;px = p;}}typedef scoped_ptr<T> this_type;void reset_2(T* p = 0){this_type(p).swap(*this);}// 解引用操作符重载T& operator*() const{return *px;}// 箭头操作符重载T* operator->() const{return px;}// 获得原始指针T* get() const;// 显示bool值的转换explicit  operator bool() const;// 交换指针void swap(scoped_ptr & b){T* tmp = b.px;b.px = px;px = tmp;}
};
//template<class T> inline
//bool operator==(scoped_ptr<T> const & p,boost::detail::sp_nullptr_t);
class Test
{
public:void fun(){std::cout <<"line = " << __LINE__ << ", This is Test fun()" << endl;}
};
int main()
{std::cout <<"line = " << __LINE__<< ". This is a tiny scoped_ptr implementation simulation  program ." << std::endl;int* p = new int(10);scoped_ptr<int> ps(p);std::cout <<"line = " << __LINE__<< ", *ps is "  << *ps << endl;scoped_ptr<Test> ps1(new Test);ps1->fun();// scoped_ptr<Test> ps2 = ps1; // 不允许拷贝构造,编译时期就会报错并提示不允许这样的操作int *q = new int(100);ps.reset_1(q);std::cout <<"line = " << __LINE__<< ", *ps is "  << *ps << endl;int *r = new int(1000);ps.reset_2(r);std::cout <<"line = " << __LINE__<< ", *ps is "  << *ps << endl;return 0;
}

4.比较reset_1和reset_2的写法

// 重置智能指针的写法1
void reset_1(T * p = 0)
{if(p!=px && p!= nullptr){delete px;px = p;}
}

// 重置智能指针的写法2
typedef scoped_ptr<T> this_type;
void reset_2(T* p = 0)
{this_type(p).swap(*this); // this_type(p)是创建的临时的无名的局部对象，一旦脱离函数空间，对象就会调用析构函数从而被释放
}

// 交换指针
void swap(scoped_ptr & b)
{T* tmp = b.px;b.px = px;px = tmp;
}

5.boost源码中的【type_must_be_complete】

template<class T> inline void checked_delete(T* x)
{  typedef char type_must_be_complete[ sizeof(T)? 1: -1 ];  (void) sizeof(type_must_be_complete);  delete x;
}

函数总共三行语句，第三行是根本目的，很容易理解，前两行的目的就是为了所谓的安全性了。怎么个安全法呢？这两个函数是函数模版，在编译时无法确定参数的类型，而动态运行时的错误是比较棘手的，所以用这行代码：

typedef char type_must_be_complete[ sizeof(T)? 1: -1 ];

来将运行时错误转变为编译期错误。这句话其实就是定义了一个固定大小的char型数组，数组名为type_must_be_complete，数组大小是多少呢？是sizeof(T)?1:-1，？：这个三元操作符大家都很熟悉了，若sizeof(T)非0，这个表达式的值为1，即typedef了一个大小为1的char型数组，否则定义一个大小为-1的数组。数组大小还能为负数？当然不能，于是就会报错，而且是编译期错误，于是就将一个动态运行时错误在编译时就发现了。

接下来解释sizeof什么时候返回0.

C/C++语言本身似乎没有这种情况，但有些编译器会作一些扩展，比如GCC对于incomplete type使用sizeof时，会返回0.那什么又叫做incomplete type呢，就是那些声明了，但没有定义的类型，例如：

class A；
extern A a；

C++标准允许通过一个 delete 表达式删除指向不完全类的指针。如果该类有一个非平凡的析构函数，或者有一个类相关的 delete 操作符，那么其行为就是无定义的。因此编译器作了这种扩展，以将这种未定义的行为转为编译期错误，帮助程序员们及早发现。

函数的第二行语句的作用据说是为了防止编译器优化，因为编译器检测到typedef的类型未被使用到的话可能就会将其优化掉，因而第二行语句使用了这个类型，告诉编译器这个typedef是有用的，不能优化掉。至于(void)强制类型转换，是为了消除编译器对未使用sizeof返回值的警告。

6.与标准库中的unique_ptr作比较

unique_ptr是在C++标准中定义的新的智能指针，用来取代曾经的auto_ptr. 根据C++标准定义(C++11.20.7.1)，unique_ptr不仅能够代理new创建的单个对象，也能够代理new[ ]创建的数组对象.

unique_ptr的基本能力与scoped_ptr相同，同样可以在作用域内管理指针，也不允许拷贝构造和拷贝赋值，但unique_ptr要比scoped ptr有更多的功能:可以像原始指针一样进行比较，可以像shared_ptr一样定制删除器，也可以安全地放入标准容器. 因此，如果读者使用的编译器支持C++11标准，那么可以毫不犹豫地使用unique_ptr来代替scoped_ptr.

当然，scoped_ptr也有它的优点，“少就是多”永远是一句至理名言，它只专注于做好作用域内的指针管理工作，含义明确，而且不允许转让指针所有权.

7.与标准库中的auto_ptr作比较

scoped_ptr的用法与auto_ptr几乎一样，大多数情况下它可以与auto_ptr相互替换，它也可以从一个auto_ptr获得指针的管理权(同时auto_ptr失去管理权).

scoped_ptr也具有auto_ptr同样的“缺陷”——不能用作容器的元素，但原因不同:auto_ptr是因为它的转移语义，而scoped_ptr则是因为不支持拷贝和赋值，不符合容器对元素类型的要求.

scoped_ptr与auto_ptr的根本性区别在于指针的所有权. auto_ptr特意被设计为指针的所有权是可转移的，可以在函数之间传递，同一时刻只能有一个auto_ptr管理指针. 它的用意是好的，但转移语义太过于微妙，不熟悉auto_ptr 特性的初学者很容易误用引发错误. 而scoped_ptr把拷贝构造函数和赋值函数都声明为私有的，拒绝了指针所有权的转让----除了scoped_ptr自己，其他任何人都无权访问被管理的指针，从而保证了指针的绝对安全.

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