C++ 引用计数技术及智能指针的简单实现

　　那么何时才可以删除基础对象呢？当然是只有一个指针指向基础对象的时候，这时通过该指针可以大大方方地把基础对象删除了。
　　什么是引用计数
　　如何来让指针知道还有其他指针的存在呢？这个时候我们该引入引用计数的概念了。引用计数是这样一个技巧，它允许有多个相同值的对象共享这个值的实现。引用计数的使用常有两个目的：
　　简化跟踪堆中（也即C++中new出来的）的对象的过程。一旦一个对象通过调用new被分配出来，记录谁拥有这个对象是很重要的，因为其所有者要负责对它进行delete。但是对象所有者可以有多个，且所有权能够被传递，这使得内存跟踪变得困难。引用计数可以跟踪对象所有权，并能够自动销毁对象。可以说引用计数三个简单的垃圾回收体系。这也是本文的讨论重点。
　　节省内存，提高程序运行效率。如何很多对象有相同的值，为这多个相同的值存储多个副本是很浪费空间的，所以好做法是让左右对象都共享同一个值的实现。C++标准库中string类采取一种称为”写时复制“的技术，使得只有当字符串被修改的时候才创建各自的拷贝，否则可能（标准库允许使用但没强制要求）采用引用计数技术来管理共享对象的多个对象。这不是本文的讨论范围。
　　智能指针实现
　　了解了引用计数，我们可以使用它来写我们的智能指针类了。智能指针的实现策略有两种：辅助类与句柄类。这里介绍辅助类的实现方法。
　　基础对象类
　　首先，我们来定义一个基础对象类Point类，为了方便后面我们验证智能指针是否有效，我们为Point类创建如下接口：
　　class Point
　　{
　　private:
　　int x， y;
　　public:
　　Point(int xVal = 0， int yVal = 0) :x(xVal)， y(yVal) { }
　　int getX() const { return x; }
　　int getY() const { return y; }
　　void setX(int xVal) { x = xVal; }
　　void setY(int yVal) { y = yVal; }
　　};
　　辅助类
　　在创建智能指针类之前，我们先创建一个辅助类。这个类的所有成员皆为私有类型，因为它不被普通用户所使用。为了只为智能指针使用，还需要把智能指针类声明为辅助类的友元。这个辅助类含有两个数据成员：计数count与基础对象指针。也即辅助类用以封装使用计数与基础对象指针。
　　class U_Ptr
　　{
　　private:
　　friend class SmartPtr;
　　U_Ptr(Point *ptr) :p(ptr)， count(1) { }
　　~U_Ptr() { delete p; }
　　int count;
　　Point *p;
　　};
　　为基础对象类实现智能指针类
　　引用计数是实现智能指针的一种通用方法。智能指针将一个计数器与类指向的对象相关联，引用计数跟踪共有多少个类对象共享同一指针。它的具体做法如下：
　　当创建类的新对象时，初始化指针，并将引用计数设置为1
　　当对象作为另一个对象的副本时，复制构造函数复制副本指针，并增加与指针相应的引用计数（加1）
　　使用赋值操作符对一个对象进行赋值时，处理复杂一点：先使左操作数的指针的引用计数减1（为何减1：因为指针已经指向别的地方），如果减1后引用计数为0，则释放指针所指对象内存。然后增加右操作数所指对象的引用计数（为何增加：因为此时做操作数指向对象即右操作数指向对象）。
　　析构函数：调用析构函数时，析构函数先使引用计数减1，如果减至0则delete对象。
　　做好前面的准备后，我们可以来为基础对象类Point书写一个智能指针类了。根据引用计数实现关键点，我们可以写出我们的智能指针类如下：
{
public:
SmartPtr(Point *ptr) :rp(new RefPtr(ptr)) { }
SmartPtr(const SmartPtr &sp) :rp(sp.rp) { ++rp->count; }
SmartPtr& operator=(const SmartPtr& rhs) {
++rhs.rp->count;
if (--rp->count == 0)
delete rp;
rp = rhs.rp;
return *this;
}
~SmartPtr() {
if (--rp->count == 0)
delete rp;
else
cout << "还有" << rp->count << "个指针指向基础对象" << endl;
}
private:
RefPtr *rp;
};