STL+auto_ptr智能指針簡單分析

STL auto_ptr智能指針簡單分析

2011年10月8日代碼瘋子

閒着沒事，整理一下對auto_ptr的理解。去年年底的時候準備認認真真的看看STL源代碼，可是時間不是很充足，自己也不是很堅定，於是就亂七八糟的看了看。現在雖然瑣事繁多，但時間還是有的，所以再整理下。

auto_ptr是STL裏面的智能指針（Smart Pointer），一個很好的優點就是指針所有權自動轉移和指針自動刪除技術。對於異常和經常忘記delete的情況來說很實用。下面就是從SGI官方網站下載的STL auto_ptr實現源碼（加上了我的註釋）：

/*
* Copyright (c) 1997-1999
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*
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* in supporting documentation.  Silicon Graphics makes no
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* purpose.  It is provided "as is" without express or implied warranty.
*
*/
 
#ifndef __SGI_STL_MEMORY
#define __SGI_STL_MEMORY
 
#include <stl_algobase.h>
#include <stl_alloc.h>
#include <stl_construct.h>
#include <stl_tempbuf.h>
#include <stl_uninitialized.h>
#include <stl_raw_storage_iter.h>
 
 
__STL_BEGIN_NAMESPACE
// 如果定義了auto_ptr轉換以及支持成員函數模板
#if defined(__SGI_STL_USE_AUTO_PTR_CONVERSIONS) && \
	defined(__STL_MEMBER_TEMPLATES)
// 定義auto_ptr_ref template結構體①
template<class _Tp1> struct auto_ptr_ref {
	_Tp1* _M_ptr;
	auto_ptr_ref(_Tp1* __p) : _M_ptr(__p) {}
};
 
#endif
 
template <class _Tp>
class auto_ptr {
private:
	_Tp* _M_ptr;
 
public:
	typedef _Tp element_type;
	// explicit修飾構造函數，防止從原始指針隱式轉換
	explicit auto_ptr(_Tp* __p = 0) __STL_NOTHROW : _M_ptr(__p) {}
	// Copy構造函數，注意這裏是直接引用傳參（非const），同時轉移指針所有權
	auto_ptr(auto_ptr& __a) __STL_NOTHROW : _M_ptr(__a.release()) {}
 
// 如果允許定義成員函數模板（Member Function Templates）②
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
	// 如果可以從_Tp1*轉換爲_Tp*，則可以從auto_ptr<_Tp1>構造auto_ptr<_Tp>
	// 同時轉移指針所有權
	template <class _Tp1>
	auto_ptr(auto_ptr<_Tp1>& __a) __STL_NOTHROW
		: _M_ptr(__a.release()) {}
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
 
	// 賦值操作符，同樣是非const引用傳參，有證同測試③
	auto_ptr& operator=(auto_ptr& __a) __STL_NOTHROW {
		// 如果是自我賦值，就直接返回
		if (&__a != this) {
			delete _M_ptr;
			_M_ptr = __a.release();
		}
		return *this;
	}
 
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
	// 賦值操作符的Member Function Templates
	template <class _Tp1>
	auto_ptr& operator=(auto_ptr<_Tp1>& __a) __STL_NOTHROW {
		if (__a.get() != this->get()) {
			delete _M_ptr;
			_M_ptr = __a.release();
		}
		return *this;
	}
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
 
	// Note: The C++ standard says there is supposed to be an empty throw
	// specification here, but omitting it is standard conforming.  Its 
	// presence can be detected only if _Tp::~_Tp() throws, but (17.4.3.6/2)
	// this is prohibited.
	// auto_ptr的析構函數
	~auto_ptr() { delete _M_ptr; }
	// operator*定義，返回值
	_Tp& operator*() const __STL_NOTHROW {
		return *_M_ptr;
	}
	// operator->定義，返回指針
	_Tp* operator->() const __STL_NOTHROW {
		return _M_ptr;
	}
	// const成員函數get定義，返回指針
	_Tp* get() const __STL_NOTHROW {
		return _M_ptr;
	}
	// release函數定義，釋放指針
	_Tp* release() __STL_NOTHROW {
		_Tp* __tmp = _M_ptr;
		_M_ptr = 0;
		return __tmp;
	}
	// reset函數定義，重置指針
	void reset(_Tp* __p = 0) __STL_NOTHROW {
		if (__p != _M_ptr) {
			delete _M_ptr;
			_M_ptr = __p;
		}
	}
 
	// According to the C++ standard, these conversions are required.  Most
	// present-day compilers, however, do not enforce that requirement---and, 
	// in fact, most present-day compilers do not support the language 
	// features that these conversions rely on.
 
#if defined(__SGI_STL_USE_AUTO_PTR_CONVERSIONS) && \
	defined(__STL_MEMBER_TEMPLATES)
 
public:
	// 從auto_ptr_ref<_Tp>構造auto_ptr<_Tp>
	auto_ptr(auto_ptr_ref<_Tp> __ref) __STL_NOTHROW
		: _M_ptr(__ref._M_ptr) {}
	// 從auto_ptr_ref<_Tp>對auto_ptr<_Tp>進行賦值操作。
	// 注意這裏是普通傳參，沒有引用④
	auto_ptr& operator=(auto_ptr_ref<_Tp> __ref) __STL_NOTHROW {
		if (__ref._M_ptr != this->get()) {
			delete _M_ptr;
			_M_ptr = __ref._M_ptr;
		}
		return *this;
	}
	// 成員函數模板（Member Function Templates）②
	// 如果可以從_Tp*轉換爲_Tp1*，則可以從auto_ptr<_Tp>轉換爲auto_ptr_ref<_Tp1>
	template <class _Tp1> operator auto_ptr_ref<_Tp1>() __STL_NOTHROW 
	{ return auto_ptr_ref<_Tp1>(this->release()); }
	// 成員函數模板（Member Function Templates）②
	// 如果可以從_Tp*轉換爲_Tp1*，則可以從auto_ptr<_Tp>轉換爲auto_ptr<_Tp1>
	template <class _Tp1> operator auto_ptr<_Tp1>() __STL_NOTHROW
	{ return auto_ptr<_Tp1>(this->release()); }
 
#endif /* auto ptr conversions && member templates */
};
 
__STL_END_NAMESPACE
 
#endif /* __SGI_STL_MEMORY */
 
// Local Variables:
// mode:C++
// End:

註解：

①auto_ptr_ref結構體
我們看到，auto_ptr源代碼中的Copy構造函數的參數是普通的引用傳參（不是const引用，也不是普通的傳值），這是爲了方便指針擁有權的轉移（如果是const引用，那麼擁有權無法轉移；如果是普通的傳值，oh my god，整個世界都徹底混亂了）。那如果以一個臨時對象（也就是所謂的右值）進行拷貝構造，那樣就無法通過編譯了（普通指針或引用不能指向const對象，即不能指向右值）。幸好有auto_ptr_ref的存在，可以從auto_ptr_ref臨時對象構造或者賦值爲auto_ptr對象：

public:
	// 從auto_ptr_ref<_Tp>構造auto_ptr<_Tp>
	auto_ptr(auto_ptr_ref<_Tp> __ref) __STL_NOTHROW
		: _M_ptr(__ref._M_ptr) {}
	// 從auto_ptr_ref<_Tp>對auto_ptr<_Tp>進行賦值操作。
	// 注意這裏是普通傳參，沒有引用④
	auto_ptr& operator=(auto_ptr_ref<_Tp> __ref) __STL_NOTHROW {
		if (__ref._M_ptr != this->get()) {
			delete _M_ptr;
			_M_ptr = __ref._M_ptr;
		}
		return *this;
	}

而auto_ptr對象也可以隱式的轉化爲auto_ptr_ref類型的對象：

template <class _Tp1> operator auto_ptr_ref<_Tp1>() __STL_NOTHROW 
	{ return auto_ptr_ref<_Tp1>(this->release()); }

於是乎，就完美的完成了auto_ptr從右值到左值的轉換工作。也可以看這裏：爲什麼需要auto_ptr_ref

②成員函數模板（Member Function Templates）
③證同測試，見《Effective C++》條款11：在operator= 中處理“自我賦值” （Item 11. handle assignment to self in operator=）
④見①

原創文章，轉載請註明:
本文出自程序人生 >> STL auto_ptr智能指針簡單分析
作者：代碼瘋子

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分類:STL編程標籤:auto_ptr, STL, 指針