zero 坐在餐桌前，機械的重復“夾菜 -> 咀嚼 -> 吞咽”的動作序列，臉上用無形的大字寫著：我心不在焉。在他的對面坐著 Solmyr ，慢條斯理的吃著他那份午餐，維持著他一貫很有修養(yǎng)的形象 ——— 或者按照 zero 這些熟悉他本質的人的說法：假象。
“怎么了 zero ？胃口不好么？”，基本填飽肚子之后，Solmyr 覺得似乎應該關心一下他的學徒了。
“呃，沒什么，只是 …… Solmyr ，C++ 為什么不支持垃圾收集呢？（注：垃圾收集是一種機制，保證動態(tài)分配了的內存塊會自動釋放，Java 等語言支持這一機制。）”
Solmyr 嘆了口氣，用一種平靜的眼神盯著 zero ：“是不是在 BBS 上和人吵 C++ 和 Java 哪個更好？而且吵輸了？我早告訴過你，這種爭論再無聊不過了。”
“呃 …… 是”，zero 不得不承認 ——— Solmyr 的眼神雖然一點也不銳利，但是卻莫名其妙的讓 zero 產生了微微的恐懼感。
“而且，誰告訴你 C++ 不支持垃圾收集的？”
“啊！Solmyr 你不是開玩笑吧？！”
“zero 你得轉變一下觀念。我問你，C++ 支不支持可以動態(tài)改變大小的數組？”
“這 …… 好象也沒有吧？”
“那 vector 是什么東西？”
“呃 ……”
“支持一種特性，并不是說非得把這個特性加到語法里去，我們也可以選擇用現有的語言機制實現一個庫來支持這個特征。以垃圾收集為例，這里我們的任務是要保證每一個被動態(tài)分配的內存塊都能夠被釋放，也就是說 ……”，Solmyr 不知從哪里找出了一張紙、一支筆，寫到：
int* p = new int; // 1
delete p; // 2
“也就是說，對于每一個 1 ，我們要保證有一個 2 被調用，1 和 2 必須成對出現。我來問你，C++ 中有什么東西是由語言本身保證一定成對出現的？”
“……”，zero 露出了努力搜索記憶的表情，不過很明顯一無所獲。
“提示一下，和類的創(chuàng)建有關。”
“哦！構造函數與析構函數！”
“正確。可惜普通指針沒有構造函數與析構函數，所以我們必須要寫一個類來加一層包裝，最簡單的就象這樣：”
class my_intptr
{
public:
int* m_p;
my_intptr(int* p){ m_p = p; }
~my_intptr(){ delete m_p; }
};
…………
my_intptr pi(new int);
*(pi.m_p) = 10;
…………
“這里我們可以放心的使用 my_intptr ，不用擔心內存泄漏的問題：一旦 pi 這個變量被銷毀，我們知道 pi.p 指向的內存塊一定會被釋放。不過如果每次使用 my_intptr 都得去訪問它的成員未免太麻煩了。為此，可以給這個類加上重載的 * 運算符：”
class my_intptr
{
private:
int* m_p;
public:
my_intptr(int* p){ m_p = p; }
~my_intptr(){ delete m_p; }
int& operator*(){ return *m_p; }
};
…………
my_intptr pi;
*pi = 10;
int a = *pi;
…………
“現在是不是看起來 my_intptr 就像是一個真正的指針了？正因為如此，這種技術被稱為智能指針。現在我問你，這個類還缺少哪些東西？”
zero 皺著眉頭，眼睛一眨一眨，看上去就像一臺慢速電腦正在辛苦的往它的硬盤上拷貝文件。良久，zero 抬起頭來，不太確定的說：“是不是還缺少一個拷貝構造函數和一個賦值運算符？”
“說說為什么。”，Solmyr 顯然不打算就這樣放過 zero。
“因為 …… 我記得沒錯的話 …… 《50 誡 》（注：指《Effective C++ 2/e》一書）中提到過，如果你的類里面有指針指向動態(tài)分配的內存，那么一定要為它寫一個拷貝構造函數和一個賦值運算符 …… 因為 …… 否則的話，一旦你做了賦值，會導致兩個對象的指針指向同一塊內存。對了！如果是上面的類，這樣一來會導致同一個指針被 delete 兩次！”
“正確。那么我們應該怎樣來實現呢？”
“這簡單，我們用 memcpy 把目標指針指向的內存中的內容拷貝過來。”
“如果我們的智能指針指向一個類的對象怎么辦？注意，類的對象中可能有指針，不能用 memcpy。”
“那 …… 我們用拷貝構造的辦法。”
“如果我們的智能指針指向的對象不能拷貝構造怎么辦？它可能有一個私有的拷貝構造函數。”
“那 ……”，zero 頓了一頓，決定老實承認，“我不知道。”
“問題在哪你知道么？在于你沒有把智能指針看作指針。想象一下，如果我們對一個指針做賦值，它的含義是什么？”
“呃，我明白了，在這種情況下，應該想辦法讓兩個智能指針指向同一個對象 …… 可是 Solmyr ，這樣以來豈不是仍然要對同一個對象刪除兩遍？”
“是的，我們得想辦法解決這個問題，辦法不只一種。比較好的一種是為每個指針維護一個引用計數值，每次賦值或者拷貝構造，就讓計數值加一，這意味著指向這個內存塊的智能指針又多了一個；而每有一個智能指針被銷毀，就讓計數值減一，這意味著指向這個內存塊的智能指針少了一個；一旦計數值為 0 ，就釋放內存塊。象這樣：”
class my_intptr
{
private:
int* m_p;
int* m_count;
public:
my_intptr(int* p)
{
m_p = p;
m_count = new int;
// 初始化計數值為 1
*m_count = 1;
}
my_intptr(const my_intptr& rhs) // 拷貝構造函數
{
m_p = rhs.m_p; // 指向同一塊內存
m_count = rhs.m_count; // 使用同一個計數值
(*m_count)++; // 計數值加 1
}
~my_intptr()
{
(*m_count)--; // 計數值減 1
if( *m_count == 0 ) // 已經沒有別的指針指向該內存塊了
{
delete m_p;
delete m_count;
}
}
my_intptr& operator=(const my_intptr& rhs)
{
if( m_p == rhs.m_p ) // 首先判斷是否本來就指向同一內存塊
return *this; // 是則直接返回
(*m_count)--; // 計數值減 1 ，因為該指針不再指向原來內存塊了
if( *m_count == 0 ) // 已經沒有別的指針指向原來內存塊了
{
delete m_p;
delete m_count;
}
m_p = rhs.m_p; // 指向同一塊內存
m_count = rhs.m_count; // 使用同一個計數值
(*m_count)++; // 計數值加 1
}
…………
};
“其他部分沒有什么太大變化，我不費事了。現在想象一下我們怎樣使用這種智能指針？”，Solmyr 放下了筆，再次拿起了筷子，有些惋惜的發(fā)現他愛吃的肉丸子已經冷了。
zero 想象著，有些遲疑。“我們 …… 可以用 new int 表達式作為構造函數的參數來構造一個智能指針，然后 …… 然后我們可以任意的賦值，”，他開始抓住了思路，越說越快，“任意的用已經存在的智能指針來構造新的智能指針，智能指針的賦值運算符、拷貝構造函數和析構會保證計數值始終等于指向該內存塊的智能指針數。”zero 似乎明白了他看到了怎樣的功能，開始激動起來：“然后一旦計數值為 0 被分配的內存塊就會釋放！也就是說 …… 有指針指向內存塊，它就不釋放，一旦沒有，它就自動釋放！太棒了！我們只要一開始正確的初始化智能指針，就可以象普通指針那樣使用它，而且完全不用擔心內存釋放的問題！太棒了！”zero 激動的大叫：“這就是垃圾收集！Solmyr ！我們在飯桌上實現了一個垃圾收集器！”
Solmyr 很明顯沒有分享 zero 的激動：“我在吃飯，你能不能不要大叫‘飯桌上實現了一個垃圾收集器’這種倒胃口的話？”頓了一頓，Solmyr 帶著他招牌式的壞笑，以一種可惡的口吻說道：“而且請注意一下自己的形象。”
“嗯？”，zero 回過神來，發(fā)現自己不知什么時候站了起來，而整個餐廳里的人都在看著他嘿嘿偷笑，這讓他感覺自己像個傻瓜。
zero 紅著臉坐下，壓低了聲音問 Solmyr ：“不過 Solmyr ，這確實是一個的垃圾收集機制啊，只要我們把這個類改成 …… 嗯 …… 改成模板類，象這樣：”zero 抓過了紙筆，寫到：
template <typename T>
class my_ptr
{
private:
T* m_p;
int* m_count;
…………
};
“它不就能支持任意類型的指針了嗎？我們就可以把它用在任何地方。”
Solmyr 搖了搖頭：“不，你把問題想的太簡單了。對于簡單的類型，這個類確實可以處理的很好，但實際情況是很復雜的。考慮一個典型情況：類 Derived 是類 Base 的派生類，我們希望這樣賦值：”
Base* pb;
Derived pd;
…………
pb = pd;
“你倒說說看，這種情況，怎樣改用上面這個智能指針來處理？”
“……”，zero 沉默了。
“要實現一個完整的垃圾收集機制并不容易，因為有許多細節(jié)要考慮。”，Solmyr 開始總結了，“不過，基本思路就是上面說的這些。值得慶幸的是，目前已經有了一個相當成熟的‘引用計數’智能指針，boost::shared_ptr。大多數情況下，我們都可以使用它。另外，除了智能指針之外，還有一些技術也能夠幫助我們避開釋放內存的問題，比如內存池。但是，關鍵在于 ——— ”
Solmyr 再度用那種平靜的眼神盯著 zero ：
“身為 C/C++ 程序員，必須有創(chuàng)造力。那種躺在語言機制上不思進取的人，那種必須要靠語法強制才知道怎樣編程的人，那種沒有別人告訴他該干什么就無所適從的人，不適合這門語言。”
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