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STL auto_ptr智能指针简单分析

闲着没事,整理一下对auto_ptr的理解。去年年底的时候准备认认真真的看看STL源代码,可是时间不是很充足,自己也不是很坚定,于是就乱七八糟的看了看。现在虽然琐事繁多,但时间还是有的,所以再整理下。

auto_ptr是STL里面的智能指针(Smart Pointer),一个很好的优点就是指针所有权自动转移和指针自动删除技术。对于异常和经常忘记delete的情况来说很实用。下面就是从SGI官方网站下载的STL auto_ptr实现源码(我在代码里面加上了我的注释,不正确的地方欢迎指正):

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/*
* Copyright (c) 1997-1999
* Silicon Graphics Computer Systems, Inc.
*
* Permission to use, copy, modify, distribute and sell this software
* and its documentation for any purpose is hereby granted without fee,
* provided that the above copyright notice appear in all copies and
* that both that copyright notice and this permission notice appear
* in supporting documentation.  Silicon Graphics makes no
* representations about the suitability of this software for any
* purpose.  It is provided "as is" without express or implied warranty.
*
*/
 
#ifndef __SGI_STL_MEMORY
#define __SGI_STL_MEMORY
 
#include <stl_algobase.h>
#include <stl_alloc.h>
#include <stl_construct.h>
#include <stl_tempbuf.h>
#include <stl_uninitialized.h>
#include <stl_raw_storage_iter.h>
 
 
__STL_BEGIN_NAMESPACE
// 如果定义了auto_ptr转换以及支持成员函数模板
#if defined(__SGI_STL_USE_AUTO_PTR_CONVERSIONS) && \
	defined(__STL_MEMBER_TEMPLATES)
// 定义auto_ptr_ref template结构体①
template<class _Tp1> struct auto_ptr_ref {
	_Tp1* _M_ptr;
	auto_ptr_ref(_Tp1* __p) : _M_ptr(__p) {}
};
 
#endif
 
template <class _Tp>
class auto_ptr {
private:
	_Tp* _M_ptr;
 
public:
	typedef _Tp element_type;
	// explicit修饰构造函数,防止从原始指针隐式转换
	explicit auto_ptr(_Tp* __p = 0) __STL_NOTHROW : _M_ptr(__p) {}
	// Copy构造函数,注意这里是直接引用传参(非const),同时转移指针所有权
	auto_ptr(auto_ptr& __a) __STL_NOTHROW : _M_ptr(__a.release()) {}
 
// 如果允许定义成员函数模板(Member Function Templates)②
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
	// 如果可以从_Tp1*转换为_Tp*,则可以从auto_ptr<_Tp1>构造auto_ptr<_Tp>
	// 同时转移指针所有权
	template <class _Tp1>
	auto_ptr(auto_ptr<_Tp1>& __a) __STL_NOTHROW
		: _M_ptr(__a.release()) {}
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
 
	// 赋值操作符,同样是非const引用传参,有证同测试③
	auto_ptr& operator=(auto_ptr& __a) __STL_NOTHROW {
		// 如果是自我赋值,就直接返回
		if (&__a != this) {
			delete _M_ptr;
			_M_ptr = __a.release();
		}
		return *this;
	}
 
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
	// 赋值操作符的Member Function Templates
	template <class _Tp1>
	auto_ptr& operator=(auto_ptr<_Tp1>& __a) __STL_NOTHROW {
		if (__a.get() != this->get()) {
			delete _M_ptr;
			_M_ptr = __a.release();
		}
		return *this;
	}
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
 
	// Note: The C++ standard says there is supposed to be an empty throw
	// specification here, but omitting it is standard conforming.  Its 
	// presence can be detected only if _Tp::~_Tp() throws, but (17.4.3.6/2)
	// this is prohibited.
	// auto_ptr的析构函数
	~auto_ptr() { delete _M_ptr; }
	// operator*定义,返回值
	_Tp& operator*() const __STL_NOTHROW {
		return *_M_ptr;
	}
	// operator->定义,返回指针
	_Tp* operator->() const __STL_NOTHROW {
		return _M_ptr;
	}
	// const成员函数get定义,返回指针
	_Tp* get() const __STL_NOTHROW {
		return _M_ptr;
	}
	// release函数定义,释放指针
	_Tp* release() __STL_NOTHROW {
		_Tp* __tmp = _M_ptr;
		_M_ptr = 0;
		return __tmp;
	}
	// reset函数定义,重置指针
	void reset(_Tp* __p = 0) __STL_NOTHROW {
		if (__p != _M_ptr) {
			delete _M_ptr;
			_M_ptr = __p;
		}
	}
 
	// According to the C++ standard, these conversions are required.  Most
	// present-day compilers, however, do not enforce that requirement---and, 
	// in fact, most present-day compilers do not support the language 
	// features that these conversions rely on.
 
#if defined(__SGI_STL_USE_AUTO_PTR_CONVERSIONS) && \
	defined(__STL_MEMBER_TEMPLATES)
 
public:
	// 从auto_ptr_ref<_Tp>构造auto_ptr<_Tp>
	auto_ptr(auto_ptr_ref<_Tp> __ref) __STL_NOTHROW
		: _M_ptr(__ref._M_ptr) {}
	// 从auto_ptr_ref<_Tp>对auto_ptr<_Tp>进行赋值操作。
	// 注意这里是普通传参,没有引用④
	auto_ptr& operator=(auto_ptr_ref<_Tp> __ref) __STL_NOTHROW {
		if (__ref._M_ptr != this->get()) {
			delete _M_ptr;
			_M_ptr = __ref._M_ptr;
		}
		return *this;
	}
	// 成员函数模板(Member Function Templates)②
	// 如果可以从_Tp*转换为_Tp1*,则可以从auto_ptr<_Tp>转换为auto_ptr_ref<_Tp1>
	template <class _Tp1> operator auto_ptr_ref<_Tp1>() __STL_NOTHROW 
	{ return auto_ptr_ref<_Tp1>(this->release()); }
	// 成员函数模板(Member Function Templates)②
	// 如果可以从_Tp*转换为_Tp1*,则可以从auto_ptr<_Tp>转换为auto_ptr<_Tp1>
	template <class _Tp1> operator auto_ptr<_Tp1>() __STL_NOTHROW
	{ return auto_ptr<_Tp1>(this->release()); }
 
#endif /* auto ptr conversions && member templates */
};
 
__STL_END_NAMESPACE
 
#endif /* __SGI_STL_MEMORY */
 
// Local Variables:
// mode:C++
// End:

注解:
①auto_ptr_ref结构体
我们看到,auto_ptr源代码中的Copy构造函数的参数是普通的引用传参(不是const引用,也不是普通的传值),这是为了方便指针拥有权的转移(如果是const引用,那么拥有权无法转移;如果是普通的传值,oh my god,整个世界都彻底混乱了)。那如果以一个临时对象(也就是所谓的右值)进行拷贝构造,那样就无法通过编译了(普通指针或引用不能指向const对象,即不能指向右值)。幸好有auto_ptr_ref的存在,可以从auto_ptr_ref临时对象构造或者赋值为auto_ptr对象:

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public:
	// 从auto_ptr_ref<_Tp>构造auto_ptr<_Tp>
	auto_ptr(auto_ptr_ref<_Tp> __ref) __STL_NOTHROW
		: _M_ptr(__ref._M_ptr) {}
	// 从auto_ptr_ref<_Tp>对auto_ptr<_Tp>进行赋值操作。
	// 注意这里是普通传参,没有引用④
	auto_ptr& operator=(auto_ptr_ref<_Tp> __ref) __STL_NOTHROW {
		if (__ref._M_ptr != this->get()) {
			delete _M_ptr;
			_M_ptr = __ref._M_ptr;
		}
		return *this;
	}

而auto_ptr对象也可以隐式的转化为auto_ptr_ref类型的对象:

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	template <class _Tp1> operator auto_ptr_ref<_Tp1>() __STL_NOTHROW 
	{ return auto_ptr_ref<_Tp1>(this->release()); }

于是乎,就完美的完成了auto_ptr从右值到左值的转换工作。也可以看这里:为什么需要auto_ptr_ref
成员函数模板(Member Function Templates)
③证同测试,见《Effective C++》条款11:在operator= 中处理“自我赋值” (Item 11. handle assignment to self in operator=)
④见①


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