Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

Но иногда управлять ресурсом следует непосредственно. В таких случаях может пригодиться счетчик ссылок (reference count) (см. раздел 12.1.1). Для демонстрации работы счетчика ссылок переопределим класс HasPtrтак, чтобы обеспечить поведение, подобное указателю, но с использованием собственного счетчика ссылок.

Счетчик ссылок работает следующим образом.

• В дополнение к инициализации объекта каждый конструктор (кроме конструктора копий) создает счетчик. Этот счетчик отслеживает количество объектов, совместно использующих создаваемые данные. Сразу после создания объект только один, поэтому счетчик инициализируется значением 1.

• Конструктор копий не создает новый счетчик; он копирует переменные-члены переданного ему объекта, включая счетчик. Конструктор копий увеличивает значение этого совместно используемого счетчика, указывая на наличие еще одного пользователя данных этого объекта.

• Деструктор уменьшает значение счетчика, указывая, что стало на одного пользователя совместно используемых данных меньше. Если значение счетчика достигает нуля, деструктор удаляет данные.

• Оператор присвоения копии увеличивает счетчик правого операнда и уменьшает счетчик левого. Если счетчик левого операнда достигает нуля, значит, пользователей больше нет. В данном случае оператор присвоения копии должен удалить данные левого операнда.

Единственное затруднение — это решить, где разместить счетчик ссылок. Счетчик не может быть членом непосредственно класса объекта HasPtr. Чтобы убедиться почему, рассмотрим происходящее в следующем примере:

HasPtr p1("Hiya!");

HasPtr p2(p1); // p1 и p2 указывают на ту же строку

HasPtr p3(p1); // p1, p2 и p3 указывают на ту же строку

Если счетчик ссылок будет храниться в каждом объекте, то как модифицировать его правильно при создании объекта p3? Можно увеличить счетчик в объекте p1и скопировать счет в p3, но как модифицировать счетчик в p2?

Один из способов решения этой проблемы в том, чтобы хранить счетчик в динамической памяти. При создании объекта резервируется также и новый счетчик. При копировании или присвоении объекта копируется и указатель на счетчик. Таким образом, и копия, и оригинал укажут на тот же счетчик.

Используя счетчик ссылок, можно написать подобную указателю версию класса HasPtrследующим образом:

class HasPtr {

public:

// конструктор резервирует новую строку и новый счетчик,

// устанавливаемый в 1

HasPtr(const std::string &s = std::string()):

ps(new std::string(s)), i(0), use(new std::size_t(1)) {}

// конструктор копий копирует все три переменные-члена и увеличивает

// счетчик

HasPtr(const HasPtr &p):

ps(p.ps), i(p.i), use(p.use) { ++*use; }

HasPtr& operator=(const HasPtr&);

~HasPtr();

private:

std::string *ps;

int i;

std::size_t *use; // член, отслеживающий количество объектов,

// совместно использующих *ps

};

Здесь была добавлена новая переменная-член use, отслеживающая количество объектов, совместно использующих ту же строку. Получающий строку конструктор резервирует счетчик и инициализирует его значением 1, означающим наличие одного пользователя строкового члена класса этого объекта.

При копировании или присвоении объектов класса HasPtrнеобходимо, чтобы копия и оригинал указывали на ту же строку. Таким образом, когда копируется объект класса HasPtr, копируется сам указатель ps, а не строка, на которую он указывает. При копировании увеличивается также счетчик, связанный с этой строкой.

Конструктор копий (определенный в классе) копирует все три члена переданного ему объекта класса HasPtr. Этот конструктор увеличивает также значение указателя-члена use, означая, что у строки, на которую указывают указатели psи p.ps, появился другой пользователь.

Деструктор не может безоговорочно удалить указатель ps, поскольку могли бы быть и другие объекты, указывающие на ту же область памяти. Вместо этого деструктор осуществляет декремент счетчика ссылок, означая, что строку совместно используют на один объект меньше. Если счетчик достигает нуля, деструктор освобождает память, на которую указывают указатели psи use: