C++智能指針 auto_ptr

auto_ptr 是一個輕量級的智能指針, 定義於 memory (非memory.h)中, 命名空間為 std.
auto_ptr 適合用來管理生命周期比較短或者不會被遠距離傳遞的動態對象, 最好是局限於某個函數內部或者是某個類的內部.

使用方法:
　　std::auto_ptr<int> pt(new int(10));
　　pt.reset(new int(11));

成員函數

　　3個重要的函數：
　　(1) get 獲得內部對象的指針, 由於已經重載了()方法, 因此和直接使用對象是一樣的.如 auto_ptr <int> sp(new int(1)); sp 與 sp.get()是等價的
　　(2) release 放棄內部對象的所有權，將內部指針置為空, 返回所內部對象的指針, 此指針需要手動釋放
　　　　std::auto_ptr<int> ap0(new int(1));
　　　　int* pa = ap0.release();
　　　　delete pa; // 需要手動釋放
　　(3) reset 銷毀內部對象並接受新的對象的所有權(如果使用缺省參數的話，也就是沒有任何對象的所有權)

　　其構造函數被聲明為 explicit, 因此不能使用賦值符對其賦值(即不能使用類似這樣的形式 auto_ptr<int> p = new int;)

auto_ptr 的特征

(1) auto_ptr 的對象所有權是獨占性的.
　　auto_ptr 的拷貝構造和賦值操作符所接受的參數類型都是非const的引用類型(而一般都應該使用的const引用類型), 其原因在於為了使其內部能調用了 release 方法將原有的對象進行釋放, 然後使用新對象替換原有的對象.
　　因此導致動態對象的所有權被轉移了, 新的 auto_ptr 獨占了動態對象的所有權. 被拷貝對象在拷貝過程中被修改, 拷貝物與被拷貝物之間是非等價的.
　　下面的使用方法將會出錯:
　　　　std::auto_ptr<int> pt1(new int(10));
　　　　std::auto_ptr<int> pt2 = pt1;
　　　　printf("pt1:%d\n", pt1); // 此時應輸出 0
　　　　printf("pt1 value:%d\n", *pt1); // 錯誤, 對象已釋放
(2) 不能將 auto_ptr 放入到標准容器中. 標准庫容器無准備的拷貝行為, 會導致原 auto_ptr 內的對象被釋放, 造成難以發覺的錯誤.

使用 auto_ptr 的注意事項

(1) auto_ptr 不能指向數組
(2) auto_ptr 不能共享所有權
(3) auto_ptr 不能通過復制操作來初始化
(4) auto_ptr 不能放入容器中使用
(5) auto_ptr 不能作為容器的成員
(6) 不能把一個原生指針給兩個智能指針對象管理(對所有的智能指針).
　　int* p = new int;
　　auto_ptr<int> ap1(p);
　　auto_ptr<int> ap2(p); // 錯誤, p不能給第二個智能指針對象. 會引起兩次釋放p

VC中的源碼實現

template<class _Ty>
class auto_ptr
{    // wrap an object pointer to ensure destruction
public:
    typedef auto_ptr<_Ty> _Myt;
    typedef _Ty element_type;

    explicit auto_ptr(_Ty *_Ptr = 0) _THROW0()
        : _Myptr(_Ptr)
    {    // construct from object pointer
    }

    auto_ptr(_Myt& _Right) _THROW0()
        : _Myptr(_Right.release())
    {    // construct by assuming pointer from _Right auto_ptr
    }

    auto_ptr(auto_ptr_ref<_Ty> _Right) _THROW0()
    {    // construct by assuming pointer from _Right auto_ptr_ref
        _Ty *_Ptr = _Right._Ref;
        _Right._Ref = 0;    // release old
        _Myptr = _Ptr;    // reset this
    }

    template<class _Other>
    operator auto_ptr<_Other>() _THROW0()
    {    // convert to compatible auto_ptr
        return (auto_ptr<_Other>(*this));
    }

    template<class _Other>
    operator auto_ptr_ref<_Other>() _THROW0()
    {    // convert to compatible auto_ptr_ref
        _Other *_Cvtptr = _Myptr;    // test implicit conversion
        auto_ptr_ref<_Other> _Ans(_Cvtptr);
        _Myptr = 0;    // pass ownership to auto_ptr_ref
        return (_Ans);
    }

    template<class _Other>
    _Myt& operator=(auto_ptr<_Other>& _Right) _THROW0()
    {    // assign compatible _Right (assume pointer)
        reset(_Right.release());
        return (*this);
    }

    template<class _Other>
    auto_ptr(auto_ptr<_Other>& _Right) _THROW0()
        : _Myptr(_Right.release())
    {    // construct by assuming pointer from _Right
    }

    _Myt& operator=(_Myt& _Right) _THROW0()
    {    // assign compatible _Right (assume pointer)
        reset(_Right.release());
        return (*this);
    }

    _Myt& operator=(auto_ptr_ref<_Ty> _Right) _THROW0()
    {    // assign compatible _Right._Ref (assume pointer)
        _Ty *_Ptr = _Right._Ref;
        _Right._Ref = 0;    // release old
        reset(_Ptr);    // set new
        return (*this);
    }

    ~auto_ptr()
    {    // destroy the object
        delete _Myptr;
    }

    _Ty& operator*() const _THROW0()
    {    // return designated value
#if _ITERATOR_DEBUG_LEVEL == 2
        if (_Myptr == 0)
            _DEBUG_ERROR("auto_ptr not dereferencable");
#endif /* _ITERATOR_DEBUG_LEVEL == 2 */

        return (*get());
    }

    _Ty *operator->() const _THROW0()
    {    // return pointer to class object
#if _ITERATOR_DEBUG_LEVEL == 2
        if (_Myptr == 0)
            _DEBUG_ERROR("auto_ptr not dereferencable");
#endif /* _ITERATOR_DEBUG_LEVEL == 2 */

        return (get());
    }

    _Ty *get() const _THROW0()
    {    // return wrapped pointer
        return (_Myptr);
    }

    _Ty *release() _THROW0()
    {    // return wrapped pointer and give up ownership
        _Ty *_Tmp = _Myptr;
        _Myptr = 0;
        return (_Tmp);
    }

    void reset(_Ty *_Ptr = 0)
    {    // destroy designated object and store new pointer
        if (_Ptr != _Myptr)
            delete _Myptr;
        _Myptr = _Ptr;
    }

private:
    _Ty *_Myptr;    // the wrapped object pointer
};