C++句柄类（智能指针）小结

句柄类作用主要有两个：

支持面向对象编程，实现多态性质；
减少头文件的编译依赖关系，让文件间的编译更加独立。

句柄类存储和管理基类指针，指针既可以指向基类类型对象又可以指向派生类型对象。用户通过句柄类访问继承层次的操作，用户可以获得动态行为，同时能够确保自动正确的销毁动态分配的对象，防止内存泄露。《C++ Primer》15.7节中用购物篮的例子说明了C++不能通过对象支持多态，而必须使用指针或引用。如果multiset保存基类的对象：派生类对象只有基类部分保存下来，而派生类部分被切掉；如果保存派生类的对象，基类对象无法有效转换为派生类对象。

在Effective C++类的实现中条款22说明了为了实现接口和实现的分离，将对象的实现隐藏在指针身后，这样就能减少头文件的编译依赖关系。实现技术：使用引用数(referencecount)。句柄类将一个计数器与类指向的对象相关联，引用计数跟踪该类有多少个对象共享同一指针。计数器变化的情况：

创建类的新对象时，初始化指针并将引用计数置为1；
对象作为另一对象的副本，拷贝构造函数拷贝指针并增加与之相应的引用计数；
对一个对象进行赋值时，赋值操作符减少左操作数所指对象的引用计数（如果引用计数为减至0，则删除对象），并增加右操作数所指对象的引用计数；
调用析构函数时，构造函数减少引用计数（如果引用计数减至0，则删除对象）。

一、指针型句柄

定义一个句柄类，管理继承层次中对象的指针，同时使用引用计数，自动释放相关继承类的对象。

//基类
class A{
public:... //类定义virtual A *clone() const //虚函数，复制基类对象指针{ return new A(*this); }
private:... //类定义
};
//派生类
class B : public  A {
public:... //类定义B *clone() const //重写，复制派生类对象指针{ return new B(*this); }
private:... //类定义
};//句柄类，管理对象指针和引用计数
class C{
public:C() : p(0), use( new int(1)) {}// 用继承中的对象生成句柄类对象C( const A &a ) : p( a.clone()), use( new int(1)) {}//复制构造函数C( const Handle &h ) :p(h.p), use(h.use) { ++*use; } //计数加1~C() { decr_use(); }const A *operator->() const  //返回对象指针{ if(p) return p; }const A &operator*() const //返回对象{ if(p) return *p; }C &operator=( const C &); //赋值
private:A *p; //对象指针int *use; //引用计数
void decr_use()
{if(--*use == 0){ delete p; delete use; }
}
};

赋值操作

C &C::operator=( const C &rhs )
{++&rhs.use; //右操作数计数加1decr_use(); //检查左操作数计数p = rhs.p; //赋值use = rhs.use;return *this;
}

句柄类的使用

A a;
C h1(a); //用一个基类对象生成一个句柄类对象
C h2(h1); //用h1来初始化h2，它们对象指针指向同一个对象 a，计数指针指向同一个值。
B b;
C h3(b); //派生类对象生成一个句柄类对象
multiset<C> mc;
mc.insert(h1);
mc.insert(h2);
mc.insert(h3); //所有对象都能被完整保存
//注意：插入关联容器需要对象有比较函数

二、泛型句柄类

由于（一）中句柄类包含指向继承层次中某类型对象指针和计数式的复制控制，因此可以定义一个句柄类模版，管理指针和进行使用计数。

template <class T> class Handle {
public:// 默认构造函数Handle( T *p = 0 ): ptr(p), use( new int(1) ) { }// 复制构造函数Handle( const Handle& h ): ptr(h.ptr), use(h.use){ ++*use; }//重载操作符 * 和 -> ，const 和 非const版本T& operator*();T* operator->();const T& operator*() const;const T* operator->() const;// 重载操作符 =Handle& operator=( const Handle& );~Handle() { rem_ref(); }
private:T* ptr; // 对象指针int *use; // 引用计数void rem_ref(){if (--*use == 0) { delete ptr; delete use; } }
};

基类A、派生类B和模版类中的其它函数的定义与（一）中，不再重复。

泛型句柄类使用

class C{
public://默认构造函数C() : h() {}// 复制构造函数C( const A &a ) : h(a.clone()) {}//重载操作符 * 和 ->const A &operator*() const { return *h; }const A *operator->() const { return h.operator->(); }
private:Handle<A> h; // 使用句柄类
};

由于这个版本的类C没有指针成员，所以不需要复制控制成员，管理使用计数和相关对象的工作在 Handle 内部完成。

可以将使用模版句柄类定义的类C与原来的类C进行对比：两个类接口没有改变，因此类C的使用与上面相同。

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