使用引用计数的共享智能指针实现答案

【问题标题】：Shared Smart Pointer Implementation with Reference Counting使用引用计数的共享智能指针实现
【发布时间】：2015-06-24 15:16:53
【问题描述】：

在完成一些引用计数智能指针的实现时，我发现了这种类型的实现。

template<typename Type> 
class SmartRefCountPointer{
    Type* obj;
    size_t* count;  // <<--- Why pointer/ why is count on heap
}

你能解释为什么这个计数器被移动到堆而不是堆栈吗？如果您能提供任何失败案例，我将不胜感激。

【问题讨论】：

标签： c++ smart-pointers

【解决方案1】：

计数器必须与指向同一对象的 SmartRefCountPointer 的其他实例共享。

引用计数指针的全部意义在于，有一个地方可以跟踪有多少引用。因此，这个单一的地方必须是一个全局变量，或者是堆上的一个位置。您展示的实现选择了后者。

【讨论】：

【解决方案2】：

所有指向同一个对象的SmartRefCountPointers 也应该更新同一个计数器。这就是为什么您不能将计数器保留为智能指针类的成员，而必须使用指向它的指针（或引用），该指针（或引用）可以在复制时传递给新的智能指针。它通常由智能指针的第一个实例分配，该实例由对象指针构造（或自己构造）并在引用计数降至零时被删除。

【讨论】：

【解决方案3】：

这是我在其中一本书中找到的一种用于引用计数智能指针的实现。

template <typename T> class SmartPointer {
public:
    explicit SmartPointer(T* memory);
    SmartPointer(const SmartPointer& other);
    SmartPointer& operator =(const SmartPointer& other);
    ~SmartPointer();
    T& operator * () const;
    T* operator -> () const;
private:
    struct Intermediary {
        T* resource;
        size_t refCount;
    };
    Intermediary* data;
};

您可以看到Intermediary 分配在堆上，而不是堆栈上。其原因如下——

假设您有两个指向同一个共享资源的智能指针。如果其中一个智能指针超出范围，而在堆栈上定义了类型为Intermediary 的data，则data 将被清除，因此另一个智能指针将不知道引用计数或资源了。为了使data 对象即使在其中一个智能指针超出范围后仍然存在，您必须在堆上分配它。这样，即使共享资源的智能指针之一超出范围，data 仍然存在。

Data 在引用计数与托管资源本身一起变为 0 时被清除。

【讨论】：

【解决方案4】：

引用计数指针的规则是：

当你复制它时，引用计数会增加
当您删除它时，引用计数会减少
如果您将其分配给另一个 (operator=)，则将引用计数减少到您持有的那个，并获取您现在分配给的那个的计数器，然后增加它。
如果将其重置为指向新对象，则需要为其设置一个新计数器。
如果在任何时候将引用计数减少到 0，则需要删除基础对象。

现在让我们看看它是如何进行复制和分配的：这个引用计数指针有很多副本，每个副本都有相同的计数器和相同的值。因此，不仅“对象”通过许多指向它的指针来共享，而且它的计数器也是如此。因此它也是一个指针。

在您的示例中，当我执行 ++(*count) 时，指针本身不变，但它指向的值增加了 1，不仅在此 shared_ptr 中，而且在所有其他指向同一对象的值中。

我上面的第三条和第四条规则（它可能需要指向不同的计数器）也说明了为什么它不能作为参考。

【讨论】：