C++引用计数的简单实现

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C++标准库中的 shared_ptr 是引用计数型指针，记录有多少用户共享它所指向的对象。当没有用户使用对象时，shared_ptr 类负责释放资源。为了说明引用计数如何工作，我将结合《C++ Primer（第5版）》第 13 章的内容，设计自己的引用计数。

引用计数的工作方式

  1. 除了初始化对象外，每个构造函数（拷贝构造函数除外）还要创建一个引用计数，用来记录有多少对象与正在创建的对象共享状态。当我们创建一个对象时，只有一个对象共享状态，因此将计数器初始化为 1。
  2. 拷贝构造函数不分配新的计数器，而是拷贝给定对象的数据成员，包括计数器。拷贝构造函数递增共享的计数器，指出给定对象的状态又被一个新用户所共享。
  3. 析构函数递减计数器，指出共享状态的用户少了一个。如果计数器变为 0，则析构函数释放状态。
  4. 拷贝赋值运算符递增右侧运算对象的计数器，递减左侧运算对象的计数器。如果左侧对象的计数器变为 0，意味着它的共享状态没有用户了，拷贝赋值运算符就必须销毁状态。

引用计数器的实现

如果引用计数器直接作为类的成员的，例如我们有一个类 HasPtr，管理一个 string 类型的指针：

HasPtr p1("Hiya!");
HasPtr p2(p1);  // p1 和 p2 指向相同的 string
HasPtr p3(p1);  // p1、p2 和 p3 都指向相同的 string

问题：创建 p2 的时候可以递增 p1 中的计数器并拷贝到 p2，同样地方式创建 p3，但是这是似乎无法再更新 p2 中的引用计数了。
解决：一种方法是将计数器保存在动态内存中。当创建一个对象时，我们也分配一个新的计数器。当拷贝或赋值对象时，我们拷贝指向计数器的指针。使用这种方法，副本和原对象都会指向相同的计数器。

定义使用引用计数的类

下面是一个使用引用计数的类的简单实现：

class HasPtr {
public:
    HasPtr(const string &s = string()) : ps(new string(s)), use(new size_t(1)) { }
    HasPtr(const HasPtr &rhs) : ps(rhs.ps), use(rhs.use) { ++*use; }
    HasPtr &operator=(const HasPtr &rhs) {
        ++*rhs.use;
        if (--*use == 0) {
            delete ps;
            delete use;
        }
        ps = rhs.ps;
        use = rhs.use;
        return *this;
    }
    ~HasPtr() {
        if (--*use == 0) {
            delete ps;
            delete use;
        }
    }
}

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