锁定老帖子 主题:为什么需要auto_ptr_ref
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作者 | 正文 |
发表时间:2010-08-24
最后修改:2010-08-25
这几天开始拜读侯捷先生和孟岩先生的译作《C++标准程序库:自修教程与参考手册》 。两位先生确实译功上乘,读得很顺。但是读到P55页关于auto_ptr_ref的讨论,却百思不得其解:为什么需要引入auto_ptr_ref这个辅助类呢?
从书中描述来看,仿佛与拷贝构造函数 、右值 、类型转换 有关。于是,结合auto_ptr的源代码,google之、baidu之,找了一推资料,终于初步 搞清该问题。
auto_ptr的拥有权C++常见的智能指针有std::auto_ptr、boost::shared_ptr、boost::scoped_ptr、boost::shared_array、boost::scoped_array等。auto_ptr只是其中一种而已。但是,为什么auto_ptr才有auto_ptr_ref ,而boost::shared_ptr却没有shared_ptr_ref呢?
答案与auto_ptr的特性有关。auto_ptr强调对资源的拥有权 (ownership)。也就是说,auto_ptr是"它所指对象"的拥有者。而一个对象只能属于一个拥有者,严禁一物二主,否则就是重婚罪,意料外的灾难将随之而来。
为了保证auto_ptr的拥有权唯一,auto_ptr的拷贝构造函数和赋值操作符做了这样一件事情:移除另一个auto_ptr的拥有权 。为了说明拥有权的转移 ,请看下面的代码示例: #include <iostream> #include <memory> using namespace std; int main(int argc, char **argv){ auto_ptr<int> ptr1(new int(1)); auto_ptr<int> ptr2(ptr1); //ptr1的拥有权被转移到ptr2 auto_ptr<int> ptr3(NULL); ptr3 = ptr2; //ptr2的拥有权被转移到ptr3 cout<<ptr1.get()<<endl; //结果为0 cout<<ptr2.get()<<endl; //结果为0 cout<<*ptr3<<endl; //结果为1 auto_ptr的拷贝构造函数与赋值操作符由于需要实现拥有权的转移,auto_ptr的拷贝构造函数和赋值操作符,与一般类的做法不太相同。我们可以看看MinGW 5.1.6实现的auto_ptr源代码: /** * @brief An %auto_ptr can be constructed from another %auto_ptr. * @param a Another %auto_ptr of the same type. * * This object now @e owns the object previously owned by @a a, * which has given up ownsership. */ auto_ptr(auto_ptr& __a) throw() : _M_ptr(__a.release()) {} /** * @brief %auto_ptr assignment operator. * @param a Another %auto_ptr of the same type. * * This object now @e owns the object previously owned by @a a, * which has given up ownsership. The object that this one @e * used to own and track has been deleted. */ auto_ptr& operator=(auto_ptr& __a) throw () { reset(__a.release()); return *this; }
可以看到,auto_ptr的拷贝构造函数、赋值操作符,它们的参数都是auto_ptr& ,而不是auto_ptr const & 。
一般来说,类的拷贝构造函数和赋值操作符的参数都是const &。但是auto_ptr的做法也是合理的:确保拥有权能够转移 。
如果auto_ptr的拷贝构造函数和赋值操作符的参数是auto_ptr const & ,那么实参的拥有权将不能转移。因为转移拥有权需要修改auto_ptr的成员变量,而实参确是一个const对象,不允许修改。
右值与const &假设我们想写出下面的代码: #include <iostream> #include <memory> using namespace std; int main(int argc, char **argv) { auto_ptr<int> ptr1(auto_ptr<int>(new int(1))); //使用临时对象进行拷贝构造 auto_ptr<int> ptr2(NULL); ptr2 = (auto_ptr<int>(new int(2))); //使用临时对象进行赋值 }
假设没有定义auto_ptr_ref类及相关的函数,那么这段代码将不能通过编译。主要的原因是,拷贝构造函数及赋值操作符的参数:auto_ptr<int>(new int(1))和 auto_ptr<int>(new int(2)) 都是临时对象 。临时对象属于典型的右值 ,而非const &是不能指向右值的 (参见More Effective C++ ,Item 19)。auto_ptr的拷贝构造函数及赋值操作符的参数类型恰恰是auto_ptr&,明显 非const &。
同理,下面的两段代码,也不会通过编译: #include <iostream> #include <memory> using namespace std; auto_ptr<int> f(); int main(int argc, char **argv) { auto_ptr<int> ptr3(f()); //使用临时对象进行拷贝构造 auto_ptr<int> ptr4(NULL); ptr4 = f(); //使用临时对象进行赋值 } #include <iostream> #include <memory> using namespace std; auto_ptr<int> f(){ return auto_ptr<int>(new int(3)); //这里其实也使用临时对象进行拷贝构造 } 普通类不会遇到这个问题,是因为他们的拷贝构造函数及赋值操作符(不管是用户定义还是编译器生成的版本),参数都是const &。
auto_ptr_ref之目的传说当年C++标准委员会的好多国家,因为这个问题都想把auto_ptr从标准库中剔除。好在Bill Gibbons和Greg Colvin创造性地提出了auto_ptr_ref,解决了这一问题,世界清静了。
auto_ptr_ref之原理很显然,下面的构造函数,是可以接收auto_ptr临时对象的。 auto_ptr(auto_ptr __a) throw() : _M_ptr(__a.release()) { }
但另一个问题也很显然:上述构造函数不能通过编译。如果能通过编译,就会陷入循环调用。我们稍作修改: auto_ptr(auto_ptr_ref<element_type> __ref) throw() //element_type就是auto_ptr的模板参数。 : _M_ptr(__ref._M_ptr) { }
该版本的构造函数,可以接收auto_ptr_ref的临时对象。如果auto_ptr可以隐式转换到auto_ptr_ref,那么我们就能够用auto_ptr临时对象来调用该构造函数。这个隐式转换不难实现: template<typename _Tp1> operator auto_ptr_ref<_Tp1>() throw() { return auto_ptr_ref<_Tp1>(this->release()); } 至此,我们可以写出下面的代码,并可以通过编译: #include <iostream> #include <memory> using namespace std; int main(int argc, char **argv) { auto_ptr<int> ptr1(auto_ptr<int>(new int(1))); //调用auto_ptr_ref版本的构造函数 }
同理,如果我们再提供下面的函数: auto_ptr& operator=(auto_ptr_ref<element_type> __ref) throw() { if (__ref._M_ptr != this->get()) { delete _M_ptr; _M_ptr = __ref._M_ptr; } return *this; }
那么,下面的代码也可以通过编译: #include <iostream> #include <memory> using namespace std; int main(int argc, char **argv) { auto_ptr<int> ptr2(NULL); ptr2 = (auto_ptr<int>(new int(2))); //调用auto_ptr_ref版本的赋值操作符 }
auto_ptr_ref之本质本质上,auto_ptr_ref赋予了auto_ptr“引用”的语义,这一点可以从auto_ptr_ref的注释看出: /** * A wrapper class to provide auto_ptr with reference semantics. * For example, an auto_ptr can be assigned (or constructed from) * the result of a function which returns an auto_ptr by value. * * All the auto_ptr_ref stuff should happen behind the scenes. */ template<typename _Tp1> struct auto_ptr_ref { _Tp1* _M_ptr; explicit auto_ptr_ref(_Tp1* __p): _M_ptr(__p) { } }; auto_ptr_ref之代码这里列出auto_ptr_ref相关的函数,共参考: auto_ptr(auto_ptr_ref<element_type> __ref) throw() : _M_ptr(__ref._M_ptr) {} auto_ptr& operator=(auto_ptr_ref<element_type> __ref) throw () { if (__ref._M_ptr != this->get()) { delete _M_ptr; _M_ptr = __ref._M_ptr; } return *this; } template<typename _Tp1> operator auto_ptr_ref<_Tp1>() throw () { return auto_ptr_ref<_Tp1> (this->release()); } template<typename _Tp1> operator auto_ptr<_Tp1>() throw () { return auto_ptr<_Tp1> (this->release()); } 参考资料声明:ITeye文章版权属于作者,受法律保护。没有作者书面许可不得转载。
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发表时间:2010-09-03
呵呵,你的参考里说的,事实上左值和右值是被误译了
L = Location 可寻址 R = Read 可读 |
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发表时间:2010-09-03
ray_linn 写道 呵呵,你的参考里说的,事实上左值和右值是被误译了 L = Location 可寻址 R = Read 可读 呵呵,多谢指出。 “左值”和“右值”的说法,从字面上理解,确实不准确。不过大家都这么叫了。 “左值和右值”这篇参考文章中,其实也指出了L和R的确切含义。 |
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发表时间:2010-09-04
写得挺好。
不过 auto_ptr 已经被废弃了。现在用 unique_ptr。 |
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