灵巧指针与垃圾回收.doc

灵巧指针与内存回收 在JAVA 和 C# 中都有垃圾回收功能，程序员在分配一段内存后可以不再理会，而由垃圾回收自动回收，从而使程序员从复杂的内存管理中解脱出来这是JAVA 和 C#的一大优点而C++程序员在用 new 分配了一段内存后，还必须用 delete 释放，否则将造成资源泄漏因此，一些C++ 书上经常告诫程序员：要养成好的习惯，new 与 delete 要成对出现，时刻记住将内存释放回系统但是，事情只是这么简单吗？ 经常地，在使用C++的过程中，我们会遇到下面的情形： class A { public： A（）； ~A（）； SetNextPtr（A* Ptr） {pNext=Ptr；} private： A * pNext； } 一般地，为了不引起内存泄漏，我们会在析构函数中释放pNext，象下面这样： A：：~A（） { if（pNext） delete pNext； pNext=NULL; } 对于一般情况，这样就够了，但在某些情形下，这样也会出问题的，象下面这样： A *ptrB = new A;； A *ptrA = new A； ptrB->SetNextPtr(ptrA); ptrA->SetNextPtr(ptrB); delete ptrB; 这样会出问题,因为这些指针连成了一个回环,无论从那一个点开始删除,都会造成一个指针被删除两次以上,这将使得程序抛出异常。

当然，也有一些方法可以用来解决这个问题，但是我要说明的是：对于C++程序员来说，养成一个好的习惯并不难，难就难在有时候这样将把你带入一种逻辑的混乱当中 ，增加一些不必要的麻烦，有时甚至不知所措 可是如何解决这个问题呢？如果C++也具有垃圾回收的功能，那么，这个问题当然就迎刃而解了但是C++属于编译型语言，不会具备这个功能长期以来，我也一直在思考这个问题，想找出一种方法来使自己从这种麻烦中解脱出来直到最近开始学习泛型编程，看到灵巧指针的介绍以后，我灵光一闪，终于找到了办法来解决这个问题 大家知道，灵巧指针具有一些灵巧特性，如在构造时可以自动初始化，析构时可以自动释放所指的指针我们就利用它的这些特性来实现我们的垃圾回收 首先，我们要想办法来对我们用 new 分配的每一段内存增加引用记数，即记录下当前指向它的灵巧指针个数，当最后一个指向它的指针被释放时，我们就可以释放这段内存了由此，我们进行了new 和 delete 的全局重载，并引入了CPtrManager 类void operator delete(void * p){ int mark=thePtrManager.GetMarkFromPtr(p); if(mark>0) thePtrManager.UserDelete(mark); free(p);}void * operator new(size_t size){ return thePtrManager.MallocPtr(size);}class CPtrManager {public: int GetCount(int mark,void * p); //得到当前的引用记数 static CPtrManager* GetPtrManager(); //得到全局唯一的CPtrManager 指针 void UserDelete(int mark); //删除 mark 标志的指针，并对指针和标志复位 void * MallocPtr(size_t size); //new（）调用它分配内存； BOOL AddCount(int mark,void * Ptr); //增加引用记数 BOOL Release(int mark,void * Ptr); //减少引用记数 int GetMarkFromPtr(void * Ptr); //通过指针得到标志 CPtrManager(); virtual ~CPtrManager();private: static CPtrManager * p_this; //指向全局唯一的CPtrManager 指针 void AddPtr(void * Ptr); //增加一个新分配的内存 CPtrArray m_ptr; //存放分配的指针的可变数组 CUIntArray m_count; //存放指针的引用记数 void* pCurrent; //最近刚分配的指针 unsigned int m_mark; //最近刚分配的指针的标志 CUIntArray m_removed;//存放m_ptr中指针被删除后所空留的位置}; 顾名思义，CPtrManager 就是用来管理指针的，对于我们用new 分配的每一个指针，都存放在m_ptr[index]中，并在m_count[index]中存放它的引用记数。

同时，我们对每一个指针都增加了一个标志（mark >0,<=0为无效），这个标志同时存在于灵巧指针中（后面将看到），这是为了一种双重保险，并且在这里，这个标志就等于指针在m_ptr中的索引，这也为快速查找提供了方便 总的思路是这样的：当我们用new分配一个指针时，这个指针将被存入CPtrManager中，当一个灵巧指针开始拥有这个指针时，CPtrManager将负责对这个指针的引用记数加 1 ，反之亦然，即一个灵巧指针开始释放该指针的拥有权时，CPtrManager将负责对这个指针的引用记数减 1 ，如果引用记数为 0 ，那么这个灵巧指针将负责对该指针 delete 下面是灵巧指针的部分介绍：templateclass auto_ptr{ public: auto_ptr() {mark=0;pointee=0;} auto_ptr(auto_ptr&rhs); auto_ptr(T*ptr); ~auto_ptr(){Remove();} T*operator->() const; operator T*(); T&operator*()const; auto_ptr&operator=(auto_ptr&rhs); auto_ptr&operator=(T*ptr); private: void Remove(); //释放所指指针的拥有权 T*pointee; //所拥有的指针 int mark;//所拥有的指针的标志};template void auto_ptr< T>::Remove(){ CPtrManager * pMana=CPtrManager::GetPtrManager(); if(pointee&&pMana) { if(pMana->Release(mark,pointee)) //减少引用记数 { if(pMana->GetCount(mark,pointee) ==0) delete pointee; //如果引用记数为0，delete 指针 } else //所拥有的指针不在CPtrManager 中，有可能在栈中 { //User decide to do } } pointee=NULL; //复位 mark=0;}template auto_ptr< T>::auto_ptr(auto_ptr&rhs){ pointee=rhs.pointee; mark=rhs.mark; CPtrManager * pMana=CPtrManager::GetPtrManager(); if(pMana) pMana->AddCount(mark,pointee); //增加引用记数 }template auto_ptr< T>::auto_ptr(T*ptr){ mark=0; pointee=ptr; CPtrManager * pMana=CPtrManager::GetPtrManager(); if(pMana) { mark=pMana->GetMarkFromPtr(ptr); //得到指针的标志 if(mark>0) pMana->AddCount(mark,pointee); //如果标志不为0，增加引用记数 }}templateauto_ptr& auto_ptr< T>::operator=(auto_ptr&rhs){ if(pointee!=rhs.pointee) { Remove(); //释放当前指针的拥有权 pointee=rhs.pointee; mark=rhs.mark; CPtrManager * pMana=CPtrManager::GetPtrManager(); if(pMana) pMana->AddCount(mark,pointee); } return *this;}template auto_ptr&auto_ptr< T>::operator = (T* ptr){ if(pointee!=ptr) { Remove(); pointee=ptr; CPtrManager * pMana=CPtrManager::GetPtrManager(); if(pMana) { mark=pMana->GetMarkFromPtr(ptr); if(mark>0) pMana->AddCount(mark,pointee); } }} 当到了这里时，我便以为大功告成，忍不住摸拳搽掌，很想试一试。

结果发现对于一般的情况，效果确实不错，达到了垃圾回收的效果如下面的应用： auto_ptr p1=new test; auto_ptrp。