c++如何实现一个简单的智能指针_C++手写shared_ptr原理与实现

答案：该shared_ptr通过引用计数管理对象生命周期，构造时初始化计数，拷贝时递增，析构或赋值时递减，计数为零则释放资源。

实现一个简单的 shared_ptr，核心是模拟引用计数机制，确保多个指针共享同一块内存时，只有当最后一个指针释放时才真正删除对象。下面是一个简化但可运行的 shared_ptr 实现，帮助理解其原理。

基本结构设计

我们需要一个控制块来保存：

• 实际对象的指针
• 引用计数（记录有多少 shared_ptr 指向该对象）

每个 shared_ptr 对象持有指向这个控制块的指针，而不是直接管理原始指针。

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template
class SharedPtr {
private:
    T* ptr_;                    // 指向实际对象
    int* ref_count_;            // 指向引用计数
void release() {
    if (ref_count_ && --(*ref_count_) == 0) {
        delete ptr_;
        delete ref_count_;
        ptr_ = nullptr;
        ref_count_ = nullptr;
    }
}
public:
// 构造函数：接管原始指针
explicit SharedPtr(T* ptr = nullptr)
: ptr_(ptr), refcount(ptr ? new int(1) : nullptr) {}
// 拷贝构造函数
SharedPtr(const SharedPtr& other)
    : ptr_(other.ptr_), ref_count_(other.ref_count_) {
    if (ref_count_) {
        ++(*ref_count_);
    }
}

// 赋值操作符
SharedPtr& operator=(const SharedPtr& other) {
    if (this != &other) {
        release();  // 释放当前资源
        ptr_ = other.ptr_;
        ref_count_ = other.ref_count_;
        if (ref_count_) {
            ++(*ref_count_);
        }
    }
    return *this;
}

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

// 解引用
T& operator*() const { return *ptr_; }
T* operator->() const { return ptr_; }

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

// 判断是否为空
bool is_null() const { return ptr_ == nullptr; }

// 获取引用计数（用于调试）
int use_count() const { return ref_count_ ? *ref_count_ : 0; }
};
关键点说明
引用计数共享：所有指向同一对象的 shared_ptr 实例共享同一个引用计数。拷贝时只增加计数，不复制对象。
release 函数：在析构或赋值前调用，减少计数并判断是否需要释放资源。

							

								
								

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自赋值保护：赋值操作中检查 this != &other，防止自我赋值导致错误释放。
使用示例
#include 
struct MyClass {
MyClass() { std::cout << "构造\n"; }
~MyClass() { std::cout << "析构\n"; }
};
int main() {
{
SharedPtr p1(new MyClass);
std::cout << "引用计数: " << p1.use_count() << "\n";
    {
        SharedPtrzuojiankuohaophpcnMyClassyoujiankuohaophpcn p2 = p1;
        std::cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "引用计数: " zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn p1.use_count() zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "\n";
    } // p2 析构，计数减1

    std::cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "引用计数: " zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn p1.use_count() zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "\n";
} // p1 析构，对象被删除
return 0;
}
输出：

构造

引用计数: 1

引用计数: 2

引用计数: 1

析构
改进空间
工业级 shared_ptr 还需考虑：

线程安全：引用计数增减需原子操作
支持自定义删除器（deleter）
weak_ptr 配合避免循环引用
控制块与对象内存合并优化（如 enable_shared_from_this）

但上述实现已涵盖 shared_ptr 最核心的引用计数管理逻辑。
基本上就这些。理解了这个简单版本，再看标准库实现会更容易。