原文：http://blog.csdn.net/huntrose/archive/2008/11/18/3326388.aspx
指針 是C++中不得不談的一個(gè)話題，或許我還不是很能熟練的掌握指針以及我所要討論的引用計(jì)數(shù)型指針的全部，但是還是有那么些迫不及待想要表達(dá)一下。
指針 pointer 是 資源泄漏 resource leak 的根源（當(dāng)然可能還有其他一些什么東西，在我的映像中 異常 仿佛也會(huì)造成資源泄漏）
最簡(jiǎn)單的一個(gè)資源泄漏的例子就是new和delete這樣的動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配算子沒有正確使用造成的：
struct A {
A() { printf("A Constructor!"); }
~A() { printf("A Destructor!"); }
};
void area()
{
A *p = new A();
}
執(zhí)行完 area() 后，自然是只有A構(gòu)造的消息，而A的析構(gòu)卻不見影蹤。這里我們?cè)陔x開了area作用域后，我們就無法對(duì)p所指向之資源進(jìn)行操作，A的實(shí)例就會(huì)被懸掛在內(nèi)存的某處得不到清理。一個(gè)形象點(diǎn)的比方就像人類發(fā)送的宇宙衛(wèi)星失去了動(dòng)力以及和地球的聯(lián)系，無法收回，就變成了宇宙垃圾～
然而利用對(duì)象來管理資源是一個(gè)很好的辦法，因?yàn)閷?duì)象的實(shí)例本身在脫離作用域后會(huì)自動(dòng)清理，就像這樣
class A_holder {
public:
expilict A_holder(A* p = NULL)
:ptr(p) {}
~A_holder()
{
if (ptr)
delete ptr;
}
private:
A* ptr;
};
如此，我們?cè)赼rea里面把資源的管理權(quán)力交給A_holder，就像下面這樣
void area()
{
A_holder ah(new A);
}
這樣，ah在離開area后會(huì)自動(dòng)調(diào)用其析構(gòu)函數(shù)，就達(dá)到了自動(dòng)管理該資源的目的。
利用C++的類的實(shí)例離開作用域會(huì)自動(dòng)調(diào)用其析構(gòu)函數(shù)的機(jī)制，可以比較方便的管理資源，但是在使用普通指針的情況下會(huì)存在多個(gè)指針指向同一對(duì)象的情況。
void multi_point()
{
int a;
int *p1,*p2;
p1 = &a;
p2 = &a;
}
實(shí)際的指針指向情況應(yīng)該是這樣
p1 -à a ß- p2
這里就出現(xiàn)了一個(gè)問題，我們想取消p1的時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)兩種語義：
1、 將p1和其指向的對(duì)象一起刪除，這樣p2也就不可以繼續(xù)對(duì)a進(jìn)行使用。但是往往p2的使用者不會(huì)知道a已經(jīng)刪除，則出現(xiàn)了錯(cuò)誤。
2、 將p1與其指向的對(duì)象解除關(guān)系，這樣p2還可以對(duì)a進(jìn)行使用。
對(duì)于普通的delete操作，實(shí)現(xiàn)的是第一種情況，這樣通過p2對(duì)a進(jìn)行訪問必然會(huì)造成致命的錯(cuò)誤。
在實(shí)現(xiàn)holder類的時(shí)候應(yīng)該也考慮到第二種情況，如果有另外一個(gè)holder也指向這個(gè)資源，其中一個(gè)holder銷毀，另外一個(gè)holder還可能會(huì)使用到它們共同指向的那個(gè)資源。于是，holder的作用就不僅僅是單單的持有和施放資源，還應(yīng)該處理有多少個(gè)對(duì)其hold資源的引用（即引用計(jì)數(shù)），并且在引用計(jì)數(shù)降為0時(shí)真正的銷毀資源實(shí)體。
如此，一個(gè)行為類似指針（有->,*操作符）的智能指針出現(xiàn)，它管理賦予其資源的引用計(jì)數(shù)，也管理該資源的生死存亡。
一個(gè)簡(jiǎn)單的Reference Count Smart Pointer的實(shí)現(xiàn)如下：
#ifndef COUNTED_PTR_HPP
#define COUNTED_PTR_HPP
/*class for counted reference semantics
*-deletes the object to which it refers when the last CountedPtr
* that refers to it is destroyed
*/
template <class T>
class CountedPtr {
private:
T* ptr; // pointer to the value
long* count; // shared number of owners
public:
//initialize pointer with existing pointer
//-requires that the pointer p is a return value of new
explicit CountedPtr (T* p=0)
: ptr(p), count(new long(1)) {
}
//copy pointer (one more owner)
CountedPtr (const CountedPtr<T>& p) throw()
: ptr(p.ptr), count(p.count) {
++*count;
}
//destructor (delete value if this was the last owner)
~CountedPtr () throw() {
dispose();
}
//assignment (unshare old and share new value)
CountedPtr<T>& operator= (const CountedPtr<T>& p) throw() {
if (this != &p) {
dispose();
ptr = p.ptr;
count = p.count;
++*count;
}
return *this;
}
//access the value to which the pointer refers
T& operator*() const throw() {
return *ptr;
}
T* operator->() const throw() {
return ptr;
}
private:
void dispose() {
if (--*count == 0) {
delete count;
delete ptr;
}
}
};
#endif /*COUNTED_PTR_HPP*/
由此，一個(gè)新的問題出現(xiàn)了！循環(huán)引用！
這樣的一個(gè)引用計(jì)數(shù)型智能指針目的是為了防止資源泄漏，但是只需要一個(gè)很小巧的代碼就可以讓這樣的初衷化為烏有……
class A
{
public:
A() {cout<<"A CON"<<endl;}
~A() {cout<<"A DES"<<endl;}
void hold(CountedPtr<A> ptr)
{
m_ptr = ptr;
}
private:
CountedPtr<A> m_ptr;
};
void self_cir_area()
{
CountedPtr<A> pA(new A());
pA->hold(pA);
}
可以看見，一個(gè)對(duì)象A中有一個(gè)引用計(jì)數(shù)型智能指針，這樣的設(shè)計(jì)可能會(huì)很常見（指向自身類型的結(jié)構(gòu)體——鏈表）
但是，當(dāng)自身循環(huán)引用發(fā)生的時(shí)候會(huì)怎么樣呢？ 下面就來看看這么兩句代碼
CountedPtr<A> pA(new A());
這里我們新建一個(gè)資源，并且把這個(gè)資源的管理權(quán)移交給pA這個(gè)引用計(jì)數(shù)型智能指針對(duì)象管理。如此，pA中的引用計(jì)數(shù)被初始化為1。
pA->hold(pA);
這里，我們把pA對(duì)象傳入給實(shí)例化的A對(duì)象中的引用計(jì)數(shù)型智能指針m_ptr，m_ptr執(zhí)行這樣的一個(gè)成員函數(shù)：
//assignment (unshare old and share new value)
CountedPtr<T>& operator= (const CountedPtr<T>& p) throw() {
if (this != &p) {
dispose();
ptr = p.ptr;
count = p.count;
++*count;
}
return *this;
}
因?yàn)檫@里很明顯不是自身賦值，A中的m_ptr和pA不是同一個(gè)對(duì)象，所以進(jìn)入if結(jié)構(gòu)中調(diào)用下面的內(nèi)容。dispose是用作清理，因?yàn)閙_ptr并沒有指向任何東西，所以第一個(gè)函數(shù)并沒有真正的意義。
然后
m_ptr.ptr = pA.ptr;
m_ptr.count = pA.count;
++(*m_ptr.count); //(*pA.count)也被++
到此，pA的引用計(jì)數(shù)為2
嗯，下面就pA這個(gè)對(duì)象理所當(dāng)然的離開了作用域，調(diào)用其析構(gòu)函數(shù)：
~CountedPtr () throw() {
dispose();
}
噢，是一個(gè)轉(zhuǎn)向，調(diào)用其private成員函數(shù)dispose():
void dispose() {
if (--*count == 0) {
delete count;
delete ptr;
}
}
很簡(jiǎn)單，將引用計(jì)數(shù)-1，由2變成1，不為0，所以if結(jié)構(gòu)內(nèi)的語句不被執(zhí)行。
由此，我們又制造了一個(gè)完美的太空垃圾……
這樣的循環(huán)引用問題應(yīng)該是在設(shè)計(jì)的過程中就應(yīng)該避免的，如果用UML語言描述
A中持有一個(gè) 引用計(jì)數(shù)型智能指針 的語義就是 這個(gè) 持有關(guān)系 是需要在 A消失的時(shí)候所持有的對(duì)象也隨之消失（這正是智能指針的作用，在脫離作用域自動(dòng)清除其持有的資源）。如此就構(gòu)成了 組合 關(guān)系。如果要表示 聚合 關(guān)系，即有 部分-整體 關(guān)系但是部分不隨整體的消失而消失，這就不是 智能指針 所表達(dá)的語義。
還有可能遇見的循環(huán)引用就是 A1 持有 A2， A2 持有 A1 的情況……
這樣A1,A2中對(duì)雙方的引用計(jì)數(shù)都是2，當(dāng)一方“銷毀”的時(shí)候，雙方的應(yīng)用計(jì)數(shù)都變?yōu)?，實(shí)際上并沒有銷毀任何東西，制造了兩個(gè)完美無暇的太空垃圾～
這里又引發(fā)出一個(gè)問題，這樣的資源泄漏問題實(shí)際上還是由程序員自身引起的。
C++之所以是一個(gè)很容易出錯(cuò)的語言，很大一部分在于其資源的管理權(quán)力全權(quán)交給了程序員。這樣的權(quán)力到底是造福了程序員還是迷惑了程序員呢？
這里我卻想起了蜘蛛俠中的一句名言： “一個(gè)人能力有多大，責(zé)任就有多大！”
對(duì)C++中指針的指責(zé)不是一天兩天了，其易錯(cuò)性無可厚非，但是它卻給了你其他語言無法給你的能力！這就是我的觀點(diǎn)，你能力有這么大，你就有責(zé)任來治理好這些資源。而非一再推卸責(zé)任。如果真的是要推卸責(zé)任，也就應(yīng)該去選擇其他那些剝奪你的能力而減少你的責(zé)任的語言，因?yàn)槟阌羞x擇權(quán)！就像說英語和中文一樣，并沒有哪個(gè)人在強(qiáng)迫你，不是么？熱愛C++是一種態(tài)度，對(duì)一個(gè)語言的利弊都了然于心，了解其可以做什么不可以做什么，怎樣才可以更好的使用它來做什么，才能更好的使用它。更何況，there are rarely things that are not possible in C++
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