智能指针和设计模式

关于智能指针和内存管理的说明可以先阅读这篇文章：[C++内存管理] 。本次主要讨论的是设计模式，将智能指针和设计模式结合使用，运用恰当的话可以帮助我们减少编译时间、适应变化甚至在不使用虚函数的情况下实现多态。

1 桥接模式

桥接模式是一种结构型设计模式，主要是将抽象层和实现层进行解耦，在实现桥接模式时，scoped_ptr和shared_ptr都可以实现，但是因为shared_ptr支持拷贝和赋值，使用shared_ptr实现桥接模式变得更加灵活因此，shared_ptr更适合用来实现桥接模式。

桥接模式可以任意改变实现方式并隐藏外部对其的感知。减少了源文件之间的编译依赖。使用shared_ptr实现桥接模式也解决了指针的共享和引用计数问题。 具体实现如下：

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;

class Print{
private:
   class impl;
   shared_ptr<impl> p;
public:
    Print();
    void print_f();
};

class Print::impl{
public:
    void print_f(){
        cout<<"this is impl output"<<endl;
    }
};
Print::Print():p(new impl()){};
void Print::print_f(){p->print_f();};
int main()
{
    Print f;
    f.print_f();
    return 0;
}

以上代码运行结果如下：

this is impl output

2 工厂模式

工厂模式是一种创建型模式，提供了根据不同需要创建不同类型对象的方式，在实际编码中，实现工厂类时需要使用new创建对象，通过获取创建对象的指针进行任务处理。这种方式在C++支持智能指针之前使用的最普遍的方式，仔细思考这种方式实际上是有风险的。使用后如果忘记对指针指向的资源释放将会造成内存泄露的风险。

在工厂模式实现中使用shared_ptr就可以解决上述问题，在创建对象后返回一个被shared_ptr包裹着的原始指针，就可以很好的保护系统资源，避免内存泄露风险。下面的就实现了通过创建函数返回基类的智能指针。

//基类
class Shoes{
public:
    virtual void f()=0;
    virtual void g()=0;
};
//子类
class SportShoes: public Shoes{
public:
    virtual void f(){
        cout<<"f()"<<endl;
    }
     virtual void g(){
        cout<<"g()"<<endl;
    }
};
//工厂类
class Factory{
public:
  shared_ptr<Shoes> create(){
        return shared_ptr<Shoes>(new SportShoes);
    }
};
int main()
{
    Factory fa;
    shared_ptr<Shoes>pShoes = fa.create();
    pShoes->f();
    pShoes->g();
    return 0;
}

如上，代码运行结果为：

f()
g()

在shared_ptr的构造函数中，还可以支持在构造函数中指定指针析构时调用的函数，运用此种方法，可以帮助我们实现定制删除 器。使用方式如下：

void release_int(int *pInt){
    cout<<"指针析构后就会调用我"<<endl;
}
int main()
{
    int *pIntIn = new int(5);
    shared_ptr<int> pInt(pIntIn,release_int);
    return 0;
}

如上，程序代码运行结果如下：

指针析构后就会调用我

在上面的代码中，原生指针被智能指针包裹，并且为智能指针析构时指定了删除函数release_int；充分使用智能指针的这一特性，将会给实际编程提供很大的帮助。

3 总结

shared_ptr是C++中最重要且最有用的智能指针，通过它实现桥接、工厂等设计模式，更加显示了它的强大。另外，通过shared_ptr提供的工厂函数也进一步消除了new的操作。降低了指针在使用过程中产生的风险。