设计模式(10)- 代理模式

    代理模式：就是为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。有四种常用的情况：（1）远程代理，（2）虚代理，（3）保护代理，（4）智能引用。本文主要介绍虚代理和智能引用两种情况。

    考虑一个可以在文档中嵌入图形对象的文档编辑器。有些图形对象的创建开销很大。但是打开文档必须很迅速，因此我们在打开文档时应避免一次性创建所有开销很大的对象。这里就可以运用代理模式，在打开文档时，并不打开图形对象，而是打开图形对象的代理以替代真实的图形。待到真正需要打开图形时，仍由代理负责打开。这是[DP]一书上的给的例子。


下面给出代理模式的UML图。

class Image
{
public:
	Image(string name): m_imageName(name) {}
	virtual ~Image() {}
	virtual void Show() {}
protected:
	string m_imageName;
};
class BigImage: public Image
{
public:
	BigImage(string name):Image(name) {}
	~BigImage() {}
	void Show() { cout<<"Show big image : "<<m_imageName<<endl; }
};
class BigImageProxy: public Image
{
private:
	BigImage *m_bigImage;
public:
	BigImageProxy(string name):Image(name),m_bigImage(0) {}
	~BigImageProxy() { delete m_bigImage; }
	void Show() 
	{
		if(m_bigImage == NULL)
			m_bigImage = new BigImage(m_imageName);
		m_bigImage->Show();
	}
};

客户调用：

int main()
{
	Image *image = new BigImageProxy("proxy.jpg"); //代理
	image->Show(); //需要时由代理负责打开
	delete image;
	return 0;
}

    这个例子属于虚代理的情况，下面给两个智能引用的例子。一个是C++中的auto_ptr，另一个是smart_ptr。自己实现了一下。先给出auto_ptr的代码实现：

template<class T>  
class auto_ptr {  
public:  
    explicit auto_ptr(T *p = 0): pointee(p) {}  
    auto_ptr(auto_ptr<T>& rhs): pointee(rhs.release()) {}  
    ~auto_ptr() { delete pointee; }  
    auto_ptr<T>& operator=(auto_ptr<T>& rhs)  
    {  
        if (this != &rhs) reset(rhs.release());  
        return *this;  
    }  
    T& operator*() const { return *pointee; }  
    T* operator->() const { return pointee; }  
    T* get() const { return pointee; }  
    T* release()  
    {  
        T *oldPointee = pointee;  
        pointee = 0;  
        return oldPointee;  
    }  
    void reset(T *p = 0)  
    {  
        if (pointee != p) {  
               delete pointee;  
               pointee = p;  
            }  
        }  
private:  
    T *pointee;  
}; 

 

    阅读上面的代码，我们可以发现 auto_ptr 类就是一个代理，客户只需操作auto_prt的对象，而不需要与被代理的指针pointee打交道。
    auto_ptr 的好处在于为动态分配的对象提供异常安全。因为它用一个对象存储需要被自动释放的资源，然后依靠对象的析构函数来释放资源。这样客户就不需要关注资源的释放，由auto_ptr 对象自动完成。实现中的一个关键就是重载了解引用操作符和箭头操作符，从而使得auto_ptr的使用与真实指针类似。




    我们知道C++中没有垃圾回收机制，可以通过智能指针来弥补，下面给出智能指针的一种实现，采用了引用计数的策略。

template <typename T>
class smart_ptr
{
public:
    smart_ptr(T *p = 0): pointee(p), count(new size_t(1)) { }  //初始的计数值为1
	smart_ptr(const smart_ptr &rhs): pointee(rhs.pointee), count(rhs.count) { ++*count; } //拷贝构造函数，计数加1
	~smart_ptr() { decr_count(); }              //析构，计数减1，减到0时进行垃圾回收，即释放空间
    smart_ptr& operator= (const smart_ptr& rhs) //重载赋值操作符
	{
		//给自身赋值也对，因为如果自身赋值，计数器先减1，再加1，并未发生改变
		++*count;
        decr_count();
        pointee = rhs.pointee;
        count = rhs.count;
        return *this;
    }  
	//重载箭头操作符和解引用操作符，未提供指针的检查
    T *operator->() { return pointee; }
    const T *operator->() const { return pointee; }
    T &operator*() { return *pointee; }
    const T &operator*() const { return *pointee; }
	size_t get_refcount() { return *count; } //获得引用计数器值
private: 
    T *pointee;       //实际指针，被代理  
    size_t *count;    //引用计数器
	void decr_count() //计数器减1
	{
		if(--*count == 0) 
		{
			delete pointee;
			delete count;
		}
	}
};