c++如何实现自己的智能指针_c++自定义智能指针设计思路

实现自定义智能指针需掌握RAII机制，通过对象生命周期管理内存。1. 智能指针封装原始指针，重载*和->操作符，析构时释放资源，防止泄漏；2. 独占式指针如MyUniquePtr禁止拷贝，支持移动语义，确保单一所有权；3. 共享式指针如MySharedPtr使用引用计数，多实例共享资源，计数归零时释放；4. 注意线程安全、数组支持、自定义删除器及弱引用设计，逐步扩展功能。

实现自定义智能指针的核心是掌握资源管理的RAII机制，通过对象生命周期自动控制动态内存的释放。C++标准中的std::unique_ptr和std::shared_ptr提供了良好范本，我们可以通过模拟其关键行为来设计自己的版本。

1. 明确智能指针的基本职责

智能指针本质是一个栈上的对象，封装了原始指针，在析构时自动释放堆内存，防止泄漏。它需要：

• 持有原始指针
• 重载*和->操作符以模拟指针行为
• 在析构函数中调用delete
• 控制所有权，避免重复释放

2. 实现独占式智能指针（类似 unique_ptr）

独占式指针确保同一时间只有一个对象拥有资源。

• 构造函数接收原始指针
• 禁止拷贝构造和赋值（或使用移动语义）
• 析构时释放资源

示例代码：

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template 
class MyUniquePtr {
private:
    T* ptr;
public:
explicit MyUniquePtr(T* p = nullptr) : ptr(p) {}
~MyUniquePtr() {
    delete ptr;
}

// 禁止拷贝
MyUniquePtr(const MyUniquePtr&) = delete;
MyUniquePtr& operator=(const MyUniquePtr&) = delete;

// 支持移动
MyUniquePtr(MyUniquePtr&& other) noexcept : ptr(other.ptr) {
    other.ptr = nullptr;
}

MyUniquePtr& operator=(MyUniquePtr&& other) noexcept {
    if (this != &other) {
        delete ptr;
        ptr = other.ptr;
        other.ptr = nullptr;
    }
    return *this;
}

T& operator*() const { return *ptr; }
T* operator->() const { return ptr; }

T* get() const { return ptr; }

void reset(T* p = nullptr) {
    delete ptr;
    ptr = p;
}
};

3. 实现共享式智能指针（类似 shared_ptr）
多个智能指针可共享同一资源，通过引用计数决定何时释放。
关键设计点：

引用计数需动态分配，与资源共存亡
每次拷贝增加计数，析构减少计数
计数为0时释放资源和计数器本身

示例简化实现：
template 
class MySharedPtr {
private:
    T* ptr;
    int* ref_count;
void release() {
    if (--(*ref_count) == 0) {
        delete ptr;
        delete ref_count;
    }
}
public:
explicit MySharedPtr(T* p = nullptr)
: ptr(p), ref_count(new int(1)) {}
~MySharedPtr() {
    release();
}

MySharedPtr(const MySharedPtr& other)
    : ptr(other.ptr), ref_count(other.ref_count) {
    ++(*ref_count);
}

MySharedPtr& operator=(const MySharedPtr& other) {
    if (this != &other) {
        release();
        ptr = other.ptr;
        ref_count = other.ref_count;
        ++(*ref_count);
    }
    return *this;
}

T& operator*() const { return *ptr; }
T* operator->() const { return ptr; }

int use_count() const { return *ref_count; }
};

4. 注意事项与扩展方向
实际应用中还需考虑：

线程安全：多线程下引用计数需原子操作
支持数组类型：重载delete[]

自定义删除器：允许传入删除函数对象
弱引用支持：解决循环引用问题（类似weak_ptr）

基本上就这些。从简单独占指针入手，理解所有权语义和RAII原理，再逐步扩展功能，是掌握智能指针设计的有效路径。不复杂但容易忽略细节，比如移动语义和异常安全。