More Effective C++之引用计数

Reference counting让我想起了Java，当如果想用C++来实现Java的能力的话，那Reference counting必不可少。Reference counting可以节省程序的运行成本，大量的构造、析构、分配、释放和拷贝的代价被省略。

　　实现

classRCObject { 　public: 　　RCObject():refCount(0),shareable(true){} 　　RCObject(constRCObject&):refCount(0),shareable(true){} 　　RCObject& operator=(constRCObject& rhs){return *this;} 　　virtual ~RCObject()=0; 　　void AddReference(){++refCount;} 　　void RemoveReference(){if (--refCount == 0) deletethis;} 　　void markUnshareable(){shareable = false;} 　　bool isShareable() const{returnshareable;} 　　bool isShared() const {returnrefCount > 1;} 　private: 　　int refCount; 　　bool shareable; }; RCObject::~RCObject(){} template <classT> class RCPtr { 　public: 　　RCPtr(T* realPtr = 0):pointee(realPtr){init();} 　　RCPtr(constRCPtr& rhs):pointee(rhs.pointee){init();} 　　~RCPtr(){if (pointee) pointee->RemoveReference();} 　　RCPtr& operator = (constRCPtr& rhs) 　　{ 　　　if (pointee!=rhs.pointee) 　　　{ 　　　　if (pointee) 　　　　　pointee->RemoveReference(); 　　　　　pointee = rhs.pointee; 　　　　　init(); 　　　} 　　　return *this; 　　} 　　T* operator->() const { returnpointee;} 　　T& operator*() const{return *pointee;} 　private: 　　T* pointee; 　　void init() 　　{ 　　　if (pointee == 0) 　　　　return; 　　　if (pointee->isShareable() == false) 　　　　pointee = newT(*pointee); 　　　pointee->AddReference(); 　　} }; class String { 　public: 　　String(const char* value = ""):value(newStringValue(value)){} 　　const char& operator[](intnIndex) const 　　{ 　　　return value->data[nIndex]; 　　} 　　char& operator[](intnIndex) 　　{ 　　　if (value->isShared()) 　　　　value = newStringValue(value->data); 　　　　value->markUnshareable(); 　　　　returnvalue->data[nIndex]; 　　} 　protected: 　private: 　　struct StringValue:publicRCObject 　　{ 　　　char* data; 　　　String Value(constchar* initValue) 　　　{ 　　　　init(initValue); 　　　} 　　　String Value(constStringValue& rhs) 　　　{ 　　　　init(rhs.data); 　　　} 　　　void init(constchar * initValue) 　　　{ 　　　　data = newchar[strlen(initValue) + 1]; 　　　　strcpy(data,initValue); 　　　} 　　　~String Value() 　　　{ 　　　　delete [] data; 　　　} 　　}; 　　RCPtr<StringValue> value; };

　　这是Meyers给出的String的实现，然而我的观点是如果没有特别的必要的话，对stirng最好不要使用引用计数，因为在多线程程序中同步的代价要大于引用计数本身的好处，得不偿失。

　　如果StringValue是一个现成的类，无法修改它的实现，那怎么办？没关系可以用委托，下面是一个典型的实现：

classRCObject { 　public: 　　RCObject():refCount(0),shareable(true){} 　　RCObject(constRCObject&):refCount(0),shareable(true){} 　　RCObject& operator=(constRCObject& rhs){return *this;} 　　virtual ~RCObject()=0; 　　void AddReference(){++refCount;} 　　void RemoveReference(){if (--refCount == 0) deletethis;} 　　void markUnshareable(){shareable = false;} 　　bool isShareable() const{returnshareable;} 　　bool isShared() const {returnrefCount > 1;} 　private: 　　int refCount; 　　bool shareable; }; RCObject::~RCObject(){} template<classT> class RCIPtr { 　public: 　　RCIPtr(T* realPtr = 0):counter(new CountHolder) 　　{ 　　　counter->pointee = realPtr; 　　　init(); 　　} 　　RCIPtr(constRCIPtr& rhs):counter(rhs.counter) 　　{ 　　　init(); 　　} 　　~RCIPtr() 　　{ 　　　counter->RemoveReference(); 　　} 　　RCIPtr& operator = (constRCIPtr& rhs) 　　{ 　　　if (counter != rhs.counter) 　　　{ 　　　　counter->RemoveReference(); 　　　　counter = rhs.counter; 　　　　init(); 　　　} 　　　return *this; 　　} 　　constT* operator->()const 　　{ 　　　returncounter->pointee; 　　} 　　T* operator->() 　　{ 　　　makeCopy(); 　　　returncounter->pointee; 　　} 　　constT& operator*() const 　　{ 　　　return *(counter->pointee); 　　} 　　T& operator*() 　　{ 　　　makeCopy(); 　　　return *(counter->pointee); 　　} 　private: 　　struct CountHolder:publicRCObject 　　{ 　　　~Count Holder(){deletepointee;} 　　　T* pointee; 　　}; 　　Count Holder* counter; 　　void init() 　　{　 　　　if (counter->isShareable() == false) 　　　{ 　　　　T* oldValue = counter->pointee; 　　　　counter = newCountHolder; 　　　　counter->pointee = newT(*oldValue); 　　　} 　　　counter->AddReference(); 　　} 　　void makeCopy() 　　{ 　　　if (counter->isShared()) 　　　{ 　　　　T* oldValue = counter->pointee; 　　　　counter->RemoveReference(); 　　　　counter = newCountHolder; 　　　　counter->pointee = newT(*oldValue); 　　　　counter->AddReference(); 　　　} 　　} 　}; 　class Widget 　{ 　　public: 　　　Widget(intSize){} 　　　Widget(constWidget& rhs){} 　　　~Widget(){} 　　　Widget operator=(const Widget& rhs){} 　　　void doThis(){printf("doThis()\n");return;} 　　　int showThat() const{printf("showThat()\n"); return 0;} 　　protected: 　　private: 　　　inti; 　}; 　class RCWidget 　{ 　　public: 　　　RCWidget(intsize):value(newWidget(size)){} 　　　void doThis(){value->doThis();} 　　　int showThat()const {returnvalue->showThat();} 　　protected: 　　private: 　　　RCIPtr<Widget> value; };

　　评估

　　实现引用计数是需要有前提的，不是所有的情况下，使用引用计数都是合适的。适合情况如下：

　　相对多的对象共享相对少量的实值。

　　对象的实值产生或者销毁的成本很高，或者占用很多内存。

　　但是要记住，即使是Java也会有内存泄漏，不要指望小小的引用计数（上面简单的实现）不会产生同样的问题。

　　引用计数是一项很深奥的技术，想想Java，所以需要很谨慎的对待，但愿它能带来程序设计上的优化。

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