C++自定义智能指针 引用计数模板实现

答案：该自定义智能指针通过共享引用计数控制块实现资源自动管理，构造时初始化计数为1，拷贝时递增，析构和赋值时递减，计数归零则释放对象；支持解引用、成员访问及引用计数查询，示例验证了其生命周期管理正确性。

实现一个自定义的C++智能指针，核心是模拟

std::shared_ptr

的行为，通过引用计数机制自动管理动态分配对象的生命周期。下面是一个简单的引用计数智能指针模板实现，包含基本功能：构造、拷贝、赋值、解引用和自动释放。

引用计数控制块

为了共享引用计数，我们需要一个独立的控制块，用来保存引用计数和指向实际对象的指针。

template <typename T>
class SmartPtr {
private:
    T* ptr;                    // 指向管理的对象
    int* ref_count;           // 指向引用计数
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>// 增加引用计数
void add_ref() {
    ++(*ref_count);
}

// 释放资源，当引用计数为0时删除对象和计数本身
void release() {
    if (ref_count && --(*ref_count) == 0) {
        delete ptr;
        delete ref_count;
        ptr = nullptr;
        ref_count = nullptr;
    }
}

构造与析构函数

构造函数初始化指针和引用计数，析构函数负责减少引用计数并清理资源。

public:
    // 显式构造函数，禁止隐式转换
    explicit SmartPtr(T* p = nullptr)
        : ptr(p), ref_count(new int(1)) {
    }
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>// 拷贝构造函数
SmartPtr(const SmartPtr& other)
    : ptr(other.ptr), ref_count(other.ref_count) {
    add_ref();
}

// 析构函数
~SmartPtr() {
    release();
}

赋值操作符

赋值时需要先增加右值的引用计数，再释放左值的资源，防止自赋值和内存泄漏。

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    // 赋值操作符
    SmartPtr& operator=(const SmartPtr& other) {
        if (this != &other) {  // 防止自赋值
            release();          // 释放当前资源
            ptr = other.ptr;
            ref_count = other.ref_count;
            add_ref();          // 增加新资源的引用
        }
        return *this;
    }

解引用与访问成员

提供指针常用的操作接口，如 * 和 ->。

    // 解引用
    T& operator*() const {
        return *ptr;
    }
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>// 成员访问
T* operator->() const {
    return ptr;
}

// 获取原始指针（可选）
T* get() const {
    return ptr;
}

// 检查是否为空
bool is_null() const {
    return ptr == nullptr;
}

// 获取引用计数（调试用）
int use_count() const {
    return ref_count ? *ref_count : 0;
}

};

使用示例

下面是一个简单的测试例子，验证引用计数的行为。

#include <iostream>
using namespace std;
<p>class Test {
public:
Test(int id) : id(id) {
cout << "Test " << id << " created\n";
}
~Test() {
cout << "Test " << id << " destroyed\n";
}
void print() { cout << "ID: " << id << "\n"; }
private:
int id;
};</p><p>int main() {
SmartPtr<Test> p1(new Test(1));
cout << "use_count: " << p1.use_count() << "\n";  // 1</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>{
    SmartPtr<Test> p2 = p1;
    cout << "use_count: " << p1.use_count() << "\n";  // 2
    p2->print();
} // p2 析构，引用计数减1

cout << "use_count: " << p1.use_count() << "\n";  // 1
p1->print();

return 0;

} // p1 析构，对象被删除

输出大致如下：

Test 1 created
use_count: 1
use_count: 2
ID: 1
use_count: 1
ID: 1
Test 1 destroyed

这个实现是一个简化版的引用计数智能指针，适合学习原理。实际应用中还需考虑线程安全、自定义删除器、weak_ptr 配合破环等更复杂问题。

基本上就这些，核心是控制块共享和引用计数的增减时机。不复杂但容易忽略释放顺序和自赋值检查。

以上就是C++自定义智能指针 引用计数模板实现的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！