對(duì)于C/C++程序員來說， 內(nèi)存泄露是一個(gè)談之色變的話題， 很多時(shí)候， 機(jī)器運(yùn)行1天2天都是ok的， 但運(yùn)行到一個(gè)星期后， 就卡得要死。 實(shí)際上， 很多時(shí)候是內(nèi)存泄露造成的。 內(nèi)存泄露很容易引入， 但是定位起來非常非常難， 在內(nèi)存泄露初期， 通常沒有異常癥狀， 但隨著內(nèi)存泄露的累積， 內(nèi)存逐漸被啃光， 最終導(dǎo)致卡死或者死機(jī)。

       申請(qǐng)堆內(nèi)存， 又沒有正確釋放， 就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄露， 聽起來好可怕啊， 那有沒有什么辦法可以解決這一難題呢？ 有的！ 人類的智慧還是很厲害的。 我么知道， 棧對(duì)象在離開其作用域的時(shí)候， 會(huì)自動(dòng)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)， 所以， 可以考慮把某一棧對(duì)象與某一堆內(nèi)存綁定，且在其析構(gòu)函數(shù)中釋放堆內(nèi)存，  那么， 在該棧對(duì)象離開作用域時(shí)， 堆內(nèi)存自動(dòng)釋放， 這就是智能指針(本質(zhì)是棧對(duì)象)的原理，簡直是妙招啊。  這個(gè)棧對(duì)象裝得像指針一樣， 所以我們稱之為智能指針， 其實(shí)， 它不過就是個(gè)普通的棧對(duì)象而已。 

        在本文中， 我們來介紹智能指針中的一種------auto_ptr,  并從源碼的角度來看看auto_ptr使用中存在的一些常見問題：

       我們先來看一段簡單的程序：

[cpp] view plaincopy

1. #include <iostream>  
2. #include <memory> // 有auto_ptr這個(gè)類模板  
3. using namespace std;  
4.   
5. int main()  
6. {  
7.     auto_ptr<int> p(new int(100));  
8.   
9.     // p是個(gè)對(duì)象， 但重載了*運(yùn)算符， 所以我說它很能裝， 裝得像個(gè)指針  
10.     cout << *p << endl; // 100  
11.   
12.     return 0;  
13. }  

[cpp] view plaincopy

1. #include <iostream>  
2. using namespace std;  
3.   
4.   
5. // 微軟能把代碼寫成這樣， 也是夠風(fēng)騷的  
6.   
7.         // TEMPLATE CLASS auto_ptr  
8. template<class _Ty>  
9.     class auto_ptr {  
10. public:  
11.     typedef _Ty element_type;  
12.     explicit auto_ptr(_Ty *_P = 0) _THROW0()  
13.         : _Owns(_P != 0), _Ptr(_P) {}  
14.     auto_ptr(const auto_ptr<_Ty>& _Y) _THROW0()  
15.         : _Owns(_Y._Owns), _Ptr(_Y.release()) {}  
16.     auto_ptr<_Ty>& operator=(const auto_ptr<_Ty>& _Y) _THROW0()  
17.         {if (this != &_Y)  
18.             {if (_Ptr != _Y.get())  
19.                 {if (_Owns)  
20.                     delete _Ptr;  
21.                 _Owns = _Y._Owns; }  
22.             else if (_Y._Owns)  
23.                 _Owns = true;  
24.             _Ptr = _Y.release(); }  
25.         return (*this); }  
26.     ~auto_ptr()  
27.         {if (_Owns)  
28.             delete _Ptr; }  
29.     _Ty& operator*() const _THROW0()  
30.         {return (*get()); }  
31.     _Ty *operator->() const _THROW0()  
32.         {return (get()); }  
33.     _Ty *get() const _THROW0()  
34.         {return (_Ptr); }  
35.     _Ty *release() const _THROW0()  
36.         {((auto_ptr<_Ty> *)this)->_Owns = false;  
37.         return (_Ptr); }  
38. private:  
39.     bool _Owns;  
40.     _Ty *_Ptr;  
41.     };  
42.   
43.   
44. int main()  
45. {  
46.     auto_ptr<int> p(new int(100));  
47.   
48.     // p是個(gè)對(duì)象， 但重載了*運(yùn)算符， 所以我說它很能裝， 裝得像個(gè)指針  
49.     cout << *p << endl; // 100  
50.   
51.     return 0;  
52. }  

       好吧， 我也懶得計(jì)較了。 于是， 對(duì)上面代碼進(jìn)行風(fēng)格整理， 并作出詳細(xì)的注釋， 就算是剖析一下auto_ptr的源碼吧：

[cpp] view plaincopy

1. #include <iostream>  
2. using namespace std;  
3.   
4.   
5. // 簡單類  
6. class A  
7. {  
8. public:  
9.     void fun()  
10.     {  
11.       
12.     }  
13. };  
14.   
15.   
16. template<class T>  
17.   
18. // 類模板  
19. class auto_ptr   
20. {  
21. public:  
22.   
23.     // explicit構(gòu)造函數(shù)， 禁止隱式轉(zhuǎn)化  
24.     explicit auto_ptr(T *p = 0) throw()  
25.         : m_bIsOwner(p != 0), m_ptr(p)   
26.     {  
27.         cout << "debug1" << endl;  
28.     }  
29.   
30.     // owner轉(zhuǎn)移  
31.     auto_ptr(const auto_ptr<T>& y) throw()  
32.         : m_bIsOwner(y.m_bIsOwner), m_ptr(y.release())   
33.     {  
34.         cout << "debug2" << endl;  
35.     }  
36.   
37.     // owner轉(zhuǎn)移  
38.     auto_ptr<T>& operator=(const auto_ptr<T>& y) throw()  
39.     {  
40.         cout << "debug3" << endl;  
41.   
42.         if (this != &y) // 當(dāng)前對(duì)象不是y對(duì)象  
43.         {  
44.             cout << "debug4" << endl;  
45.   
46.             if (m_ptr != y.get()) // 當(dāng)前對(duì)象綁定的地址不是y對(duì)象綁定的地址  
47.             {  
48.                 cout << "debug5" << endl;  
49.   
50.                 if (m_bIsOwner) // 如果當(dāng)前對(duì)象已經(jīng)綁定堆， 則要先釋放  
51.                 {  
52.                     cout << "debug6" << endl;  
53.                     delete m_ptr;  
54.                 }  
55.   
56.                 cout << "debug7" << endl;  
57.   
58.                 m_bIsOwner = y.m_bIsOwner; // 轉(zhuǎn)移owner  
59.             }  
60.             else if (y.m_bIsOwner) // 當(dāng)前對(duì)象與y綁定到同一塊堆上， 且y是owner, 則把y的owner轉(zhuǎn)移給當(dāng)前對(duì)象  
61.             {  
62.                 cout << "debug8" << endl;  
63.   
64.                 m_bIsOwner = true;  
65.             }  
66.   
67.             cout << "debug9" << endl;  
68.   
69.             m_ptr = y.release();  // 讓y不再是owner  
70.         }  
71.   
72.         cout << "debug10" << endl;  
73.   
74.         return *this;  // 返回當(dāng)前對(duì)象的引用  
75.     }  
76.   
77.     // 析構(gòu)函數(shù)  
78.     ~auto_ptr()  
79.     {  
80.         cout << "debug11" << endl;    
81.   
82.         if (m_bIsOwner) // 只有擁有owner屬性才釋放堆， 這樣避免重復(fù)釋放  
83.         {  
84.             cout << "debug12" << endl;  
85.   
86.             delete m_ptr;  // 即使m_ptr是空指針也木有關(guān)系  
87.         }  
88.     }  
89.   
90.     // 重載對(duì)象的*運(yùn)算符， 使得對(duì)象"看起來"像指針， 可以執(zhí)行*p操作  
91.     T& operator*() const throw()  
92.     {  
93.         cout << "debug13" << endl;  
94.   
95.         return *get();   
96.     }  
97.   
98.     // 重載對(duì)象的->運(yùn)算符  
99.     T *operator->() const throw()  
100.     {  
101.         cout << "debug14" << endl;  
102.   
103.         return get();   
104.     }  
105.   
106.     // 獲得對(duì)象綁定的地址  
107.     T *get() const throw()  
108.     {  
109.         cout << "debug15" << endl;  
110.   
111.         return m_ptr;   
112.     }  
113.   
114.     // 去掉對(duì)象的owner屬性  
115.     T *release() const throw()  
116.     {  
117.         cout << "debug16" << endl;  
118.   
119.         ((auto_ptr<T> *)this)->m_bIsOwner = false;  
120.         return m_ptr;   
121.     }  
122.       
123. private:  
124.     bool m_bIsOwner;  // 對(duì)象是否擁有為owner的標(biāo)志  
125.     T *m_ptr; // 對(duì)象綁定的指針  
126. };  
127.   
128.   
129. int main()  
130. {  
131.     {  
132.         cout << "------------------------------" << endl;  
133.   
134.         // 用法錯(cuò)誤， 因?yàn)闃?gòu)造函數(shù)中有explicit， 不允許類型轉(zhuǎn)化  
135.         //auto_ptr<int> p = new int(10);  
136.     }  
137.   
138.   
139.     {  
140.         cout << "------------------------------" << endl;  
141.   
142.         // ok  
143.         auto_ptr<int> p(new int(10));  
144.     }  
145.   
146.   
147.     {     
148.         cout << "------------------------------" << endl;  
149.   
150.         // 下面代碼有嚴(yán)重的運(yùn)行期錯(cuò)誤, 實(shí)際上是嘗試delete棧上的內(nèi)容  
151.         int a = 10;  
152.         //auto_ptr<int> p(&a);  
153.     }  
154.   
155.   
156.     {     
157.         cout << "------------------------------" << endl;  
158.   
159.         auto_ptr<int> p(new int(10));  
160.   
161.         // 錯(cuò)誤， p雖然"看似像"指針， 其本質(zhì)是對(duì)象， delete p;是未定義行為  
162.         //delete p;  
163.     }  
164.   
165.   
166.     {     
167.         cout << "------------------------------" << endl;  
168.   
169.         int *q = new int(10);  
170.         auto_ptr<int> p(q);  
171.   
172.         // 錯(cuò)誤， q釋放一次， p釋放一次， 重復(fù)釋放啊  
173.         //delete q;  
174.     }  
175.   
176.   
177.     {     
178.         cout << "------------------------------" << endl;  
179.   
180.         auto_ptr<int> p0;  
181.   
182.         // 有debug3的打印， 但沒有debug4, 知道原因了吧  
183.         p0 = p0;  
184.     }  
185.   
186.   
187.     {         
188.         cout << "------------------------------" << endl;  
189.   
190.         auto_ptr<int> p0(new int(10));  
191.   
192.         // 注意， 這是初始化， 不是復(fù)制， 所以不會(huì)有debug3的打印  
193.         auto_ptr<int> p1 = p0;   
194.     }  
195.   
196.   
197.     {         
198.         cout << "------------------------------" << endl;  
199.   
200.         auto_ptr<int> p0(new int(10));  
201.         auto_ptr<int> p1;   
202.   
203.         // 注意， 這才是賦值， 所有有debug3, debug4, debug5, debug7, debug9, debug10的打印  
204.         // 為什么沒有debug6呢？ 因?yàn)楫?dāng)前對(duì)象p1還不是owner  
205.         p1 = p0;  
206.     }  
207.   
208.   
209.     {         
210.         cout << "------------------------------" << endl;  
211.   
212.         auto_ptr<int> p0(new int(10));  
213.         auto_ptr<int> p1(new int(20));  
214.           
215.         // 有debug6的打印， 因?yàn)楫?dāng)先釋放p1綁定的對(duì)象， 否則內(nèi)存又泄露了啊  
216.         p1 = p0;  
217.     }  
218.   
219.   
220.     {         
221.         cout << "------------------------------" << endl;  
222.   
223.         auto_ptr<int> p0(new int(10));  
224.   
225.         // 把owner轉(zhuǎn)給p1  
226.         auto_ptr<int> p1(p0);  
227.   
228.         // 終于見到你了， debug8  
229.         p0 = p1;  
230.     }  
231.   
232.     {         
233.         cout << "------------------------------" << endl;  
234.   
235.         auto_ptr<int> p(new int(10));  
236.   
237.         // 見到你了， debug13  
238.         cout << *p << endl;  
239.     }  
240.   
241.       
242.     {         
243.         cout << "------------------------------" << endl;  
244.   
245.         auto_ptr<A> p(new A());  
246.   
247.         // 終于見到你了， debug15  
248.         p->fun();  
249.     }  
250.   
251.   
252.     {         
253.         cout << "------------------------------" << endl;  
254.   
255.         auto_ptr<int> p0(new int(10));  
256.         auto_ptr<int> p1(p0);  
257.         auto_ptr<int> p2(p1);  
258.   
259.         // 實(shí)際上， p3才是最后的winner, 才是最后的owner, 所以釋放堆的重任在p3身上  
260.         auto_ptr<int> p3(p2);  
261.     }  
262.   
263.   
264.     {         
265.         cout << "------------------------------" << endl;  
266.   
267.         // oh, my god, 內(nèi)存泄露， 本來要delete [] q; 現(xiàn)在析構(gòu)函數(shù)只執(zhí)行delete q;  
268.         int *q = new int[3];  
269.         auto_ptr<int> p(q);  
270.     }  
271.   
272.   
273.     {         
274.         cout << "------------------------------" << endl;  
275.   
276.         // oh, my god, 內(nèi)存泄露， 本來要delete [] q; 現(xiàn)在析構(gòu)函數(shù)只執(zhí)行delete q;  
277.         int *q = new int[3];  
278.         auto_ptr<int> p(q);  
279.   
280.         // 已經(jīng)說過， 下面語句會(huì)造成內(nèi)存重復(fù)釋放  
281.         //delete q;  
282.     }  
283.   
284.   
285.     // 最后說明一下，  auto_ptr不適合做容器的元素， 這一點(diǎn)我們以后會(huì)再次討論到  
286.   
287.   
288.     return 0;  
289. }