分享
 
 
 

C++深度探索系列:智能指针(Smart Pointer) [二]

王朝vc·作者佚名  2006-01-08
窄屏简体版  字體: |||超大  

深度探索智能指针(Smart Pointer)

主题索引:

一、剖析C++标准库智能指针(std::auto_ptr)

1.Do you Smart Pointer?

2.std::auto_ptr的设计原理

3.std::auto_ptr高级使用指南

4.你是否觉得std::auto_ptr还不够完美?

二、C++条件,寻找构造更强大的智能指针(Smart Pointer)的

策略

1.支持引用记数的多种设计策略

2.支持处理多种资源

3.支持Subclassing

4.支持多线程条件下,线程安全的多种设计策略

5.其它多种特殊要求下,再构造

三、Generic Programming基础技术和Smart Pointer

1.回首处理资源中的Traits技术

2.回首多线程支持的设计

四、COM实现中,Smart Pointer设计原理

五、著名C++库(标准和非标准)中的Smart Pointer现状

---------------------------------------------------------------------

二、C++条件,寻找构造更强大的智能指针(SmartPointer)的策略

1.支持引用记数的多种设计策略

你听说过COM和它著名的IUnknown接口吧?

IUnknown是干什么的?我要告诉你,IUnknown接口三个函数签名中,

两个是用来管理对象(CoClass Object,组件类对象)的记数来控制

它的生命周期的.

在实践中,我们的对象并不是只用一次,只允许一个引用的.

那么,谁来管理它的生命周期呢?

我们的策略是:引用记数. 当对象的引用记数为零时,就销毁对象.

在没有托管环境的情况下,事实上,销毁对象的往往还是auto_ptr.

而COM中,销毁对象的是对象自己.

事实上,它和我们的智能指针不是一个级别上的概念.

我们的智能指针负责的是对象级的引用.而COM是以接口引用为

核心的.保证接口操作时,接口引用记数的自动管理.

哦!是的!那么我们怎样给auto_ptr加上对象引用记数的功能?

策略1:

一个对象对应一个引用记数对象.

智能指针以记数对象为代理.

想象,这又归到经典的"添加中间层"解决方案上了.

# 核心一:

我们添加一个 "引用记数class".

它的职责有二:

a.维护对象的引用记数.

b.维护对象的指针.

结构示意如下:

template<class T>

class ObjRefCounted{

private:

T* m_OBJ_Delegate_Ptr;

unsigned int m_UIcounted;

public:

explicit ObjRefCounted(T* m_Paramin = 0):

m_UIcounted(1), m_OBJ_Delegate_Ptr(m_Paramin){};

template<class M> ObjRefCounted(ObjRefCounted<M>& x) {

m_OBJ_Delegate_Ptr = x.m_OBJ_Delegate_Ptr); };

ObjRefCounted(const ObjRefCounted& x):m_UIcounted

(x.m_UIcounted), m_OBJ_Delegate_Ptr(x.m_ObjDelegate_Ptr){};

~ObjRefCounted();

void ReleaseRef ();

void AddRef ();

T* GetRealPointer () const;

};

# 核心二

在智能指针中维护一个引用记数class的指针

template<class T>

class SmartPointer{

public:

ObjRefCounted* _m_ObjRefCounted;

.....

.....

};

通过上面的两个策略,我们就可以在智能指针构造时,为之付上一个

引用记数对象.这个对象负责托管Smart Pointer原本应该维护

的对象指针.并且负责最终消除对象.

在Smart Pointer中,我们将会涉及大量的_m_ObjRefCounted的操作.

下面简叙一过程,详细不诉,自己设计之.

譬如:当你将一个对象指针赋给Smart Pointer将构建一辅助的

引用记数托管对象,此时m_UIcounted为1,m_OBJ_Delegate_Ptr被赋

以对象指针,假如现在我又将Smart Pointer 赋给另一SmartPointer2

, 那么SmartPointer2调用_m_ObjRefCounted->ReleaseRef();

减少原来维护的对象的记数,将自己的_m_ObjRefCounted置为

SmartPointer2依附的记数对象,再调用_m_ObjRefCounted->AddRef();

OK!就是这样的.

策略2.

在每一个智能指针内部维护一个对象指针和一个引用记数值的

的指针.

这里的重点在于维护一个引用记数值的指针,

它使得Smart Pointer之间保持一致的记数值成为可能.

结构示意如下:

template<class T>

class SmartPointer{

private:

T* m_ObjPtr;

unsigned int* RefCounted;

public:

explicit SmartPoint(T* PARAMin = 0) : m_ObjPtr(PARAMin),

RefCounted(new int(1)) { }

SmartPoint(const SmartPoint<T>& PARAMin2):

m_ObjPtr(PARAMin2.m_ObjPtr),

RefCounted(PARAMin2.RefCounted) { ++*RefCounted; }

....

...

};

不过这个方法的扩展性很差.

因为引用记数功能结合到Smart Pointer中去了.

一般不会用这种方法.

以上面的两种策略为基础,根据实际情况,可设计出更多的记数方法.

2.利用Traits(Partial Specialization)技术,

支持处理多种资源

在no1中,我们提到不可让auto_ptr管理数组,那是因为

auto_ptr构析函数中调用的是delete的缘故.

数组不可,其它的如,文件句柄、线程句柄等当然更不可以了.

下面我们就这个问题来探讨:

策略1.

通过函数指针来支持多种资源的处理.

我们的智能指针将设计成具有两个参数的模板类.

第一个参数指示:资源的类型

第二个参数指示:处理资源的函数类型

结构示意如下:

typedef void FreeResourceFunction(void* p);

void DealSingleObject(void* p);

void DealArray(void* p);

void DealFile(void* p);

//

// 针对特殊的资源加入函数指针声明

//

template<class Type , class DealFunction = DealSingleObject>

class SmartPointer{

public:

~SmartPointer(){ DealFunction(); }

...

...

/* Other codes */

};

inline void DealSingle(void* p)

{

if(p) delete p;

}

inline void DealArray(void* p){

if(p) delete[] p;

}

inline void DealFile(void* p){

if(p) p->close();

}

//

//针对特殊资源加入处理函数

//

oK!但是我们在使用这个策略的时候,一定要注意,

传递进的指针不能是错误的,这个你必须保证.

当然对上面的结构示意再改造,使之具有更强的

辨错能力也是可取的.

3.支持Subclassing

关于智能指针中的Subclassing,是什么?

我们先来看一程式片段:

class BaseClass {};

class Derived : public BaseClass {};

auto_ptr<Derived> m_Derived;

auto_ptr<Base> m_Base;

auto_ptr<Derived> pDerived = new Derived;

m_Base = pDerived;

//

//m_Derived = (PDerived&)m_Base; //#1

//

看到上面的#1没有,你认为在auto_ptr中,

它或者同等语义的行为可以执行?

不可以.为什么?

它本质上,相当与这样的操作:

BaseClass* m_BaseClass;

m_BaseClass = new DerivedClass(inParam);

这显然是非法的.

在上面我们曾经,auto_ptr对具有虚拟特性的类,

也能体现出虚拟性.

然而那并不能访问继承的数据,实现的不是真正意义

上的SubClassing.

那么,我们这样来实现这样的功能.

策略1.

在上述引用记数部分叙述的SmartPoint中,我们作如下的操作:

template <class U> SmartPointer& operator = (const SmartPointer<U>& that)

{

if (m_pRep ! = reinterpret_cast<RefCountRep<T>* > (that.m_pRep))

{

ReleaseRef ();

m_pRep = reinterpret_cast<RefCountRep<T>* > (that.m_pRep);

AddRef ();

}

return *this;

}

};

不错,reinterpret_cast,就是它帮我们解决了问题.

策略2.

关于第二种方法,这里不再详细叙说.

它涉及太多的细节,峰回路转的很难说清.

大体上,它是利用引用记数对象中维护的对象指针为void*

而在具体的调用是通过static_cast或reinterpret_cast转化.

总之,所谓的SubClassing技术离不开转化.

4.支持多线程条件下,线程安全的多种设计策略

对于标准C++,多线程问题并不很受关注.

原因在于目前,标准库并不支持多线程.

策略1:

首先我们想到:对数据进行访问同步.

那么,我们有两种方案:

a. 建立一个临界区对象.将对象的执行传递给临界区对象.

以保证安全.

b.利用临时对象来完成任务,将临界的责任留给被作用对象.

下面分析第二种的做法:

programme1:

class Widget

{

...

void Lock(); //进入临界区

void Unlock(); //退出临界区

};

programme2:

template <class T>

class LockingProxy

{

public:

LockingProxy(T* pObj) : pointee_ (pObj)

{ pointee_->Lock(); }

// 在临时对象构造是就锁定

// weight对象(临界区).

~LockingProxy() { pointee_->Unlock(); }

//

// 在临时对象销毁时,退出临界区.

//

T* operator->() const

{ return pointee_; }

//

// 这里重载->运算符.将对临时对象的方法执行

// 请求转交给weight对象

//

private:

LockingProxy& operator=(const LockingProxy&);

T* pointee_;

};

programme3:

template <class T>

class SmartPtr

{

...

LockingProxy<T> operator->() const

{ return LockingProxy<T>(pointee_); }

//

// 核心就在这里:产生临时对象

// LockingProxy<T>(pointee_)

private: sT* pointee_;

};

Programme4.

SmartPtr<Widget> sp = ...;

sp->DoSomething(); //##1

下面,我们模拟一下,执行的过程.

##1执行时,构建了临时对象LockingProxy<T>(pointee_)

此对象在构造期间就锁定Weight对象,并将DoSomethin()

方法传递给weight对象执行,在方法执行完,临时对象消失,

构析函数退出临界区.

4.其它特殊要求下的再构造

a.回首当年,你是否觉的

auto_ptr<x> m_SMPTR = new x(100);

居然通不过.不爽!

No problem !

auto_ptr(T* m_PARAMin = 0) shrow() : m_Tp(m_PARAMin){}

解决问题.

b. Consider it:

void fook(x* m_PARAMin){};

可是我只有auto_ptr<x> m_SMPTR;

No problem !

T* operator T*(auto_ptr<T>& m_PARAMin) throw ()

{ return m_Tp; }

fook(m_SMPTR); // ok ! now

c.事实上,你可以根据自己的需要.

重载更多或加入功能成员函数.

--------------------------------------------------------------

待续

三、Generic Programming基础技术和Smart Pointer

1.回首处理资源中的Traits技术

2.回首多线程支持的设计

四、COM实现中,Smart Pointer设计原理

五、著名C++库(标准和非标准)中的Smart Pointer现状

--------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------

郑重声明:

允许复制、修改、传递或其它行为

但不准用于任何商业用途.

写于 20/3/2003

最后修改: 20/3/2003

By RedStar81

81_RedStar@163.com

-------------------------------------------------------------

 
 
 
免责声明:本文为网络用户发布,其观点仅代表作者个人观点,与本站无关,本站仅提供信息存储服务。文中陈述内容未经本站证实,其真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。
2023年上半年GDP全球前十五强
 百态   2023-10-24
美众议院议长启动对拜登的弹劾调查
 百态   2023-09-13
上海、济南、武汉等多地出现不明坠落物
 探索   2023-09-06
印度或要将国名改为“巴拉特”
 百态   2023-09-06
男子为女友送行,买票不登机被捕
 百态   2023-08-20
手机地震预警功能怎么开?
 干货   2023-08-06
女子4年卖2套房花700多万做美容:不但没变美脸,面部还出现变形
 百态   2023-08-04
住户一楼被水淹 还冲来8头猪
 百态   2023-07-31
女子体内爬出大量瓜子状活虫
 百态   2023-07-25
地球连续35年收到神秘规律性信号,网友:不要回答!
 探索   2023-07-21
全球镓价格本周大涨27%
 探索   2023-07-09
钱都流向了那些不缺钱的人,苦都留给了能吃苦的人
 探索   2023-07-02
倩女手游刀客魅者强控制(强混乱强眩晕强睡眠)和对应控制抗性的关系
 百态   2020-08-20
美国5月9日最新疫情:美国确诊人数突破131万
 百态   2020-05-09
荷兰政府宣布将集体辞职
 干货   2020-04-30
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案逍遥观:鹏程万里
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案神机营:射石饮羽
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案昆仑山:拔刀相助
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案天工阁:鬼斧神工
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案丝路古道:单枪匹马
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案镇郊荒野:与虎谋皮
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案镇郊荒野:李代桃僵
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案镇郊荒野:指鹿为马
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案金陵:小鸟依人
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案金陵:千金买邻
 干货   2019-11-12
 
推荐阅读
 
 
 
>>返回首頁<<
 
靜靜地坐在廢墟上,四周的荒凉一望無際,忽然覺得,淒涼也很美
© 2005- 王朝網路 版權所有