C++ reference counting引用计数原理

发表于:2012-9-26 09:28

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 作者:dqjyong    来源:51Testing软件测试网采编

  我们都知道,c++最令人头疼的问题也是被其他语言鄙视的问题——指针管理。而引用技术能够让上面的简化了不少。下面说说c++引用计数的设计原理。

  引用计数的两个动机:

  1、简化heap对象周边的记录工作。对于分配在heap中得内存,如果没有显式delete它,那么就会常驻在内存区间,引起内存浪费。而且在heap对象的所有权会随着复制和赋值出现转移,所以编译器还需要记录对象的所有者是谁,这绝对是件吃力不讨好的事情。有了引用计数,对象使用该技术,对象便拥有它自己。一旦不再有任何人使用它,它便自动销毁。这种技术最终构建出了垃圾回收机制(多说一句,这种技术在游戏开发过程中一天都没有用)。

  2、引用计数的最重要功能是对象共享。当有许多对象有相同的值时,将该值存储多次是一件愚蠢的事。因此让所有等值对象共享一份实值即可满足要求,这样既节省内存空间,也让速度加快(构造、析构对象费时)。

  虽然引用技术能够带来足够的便利,但它也会产生一些令人难过的影响。举个例子吧!

  假如有3个对象共享一个实值对象,即a、b、c都指向“hello ,world”字符串。现在我们想要修改a的值,注意这里只是需要修改a的值,而b、c的值不变,这时引用计数会让你无所适从。一改都改,不改也不能达到目的。怎么办?

  我们需要追踪引用计数的对象有多少个对象共享它。如果有一个共享对象修改做出修改时,我们不能改变引用计数对象,因为还有其他共享对象需要它。这是引用计数的数值开始派上用场了。这也是引用计数不得不添加的开销。亦即我们需要存储所共享的对象,也需要保存该对象的引用次数,两者是一个耦合关系。

  引用技术的实现方式是采用一个数据结构,其中含有引用次数和实际的数据对象。该数据结构将“某特定对象”以及“共享该对象的对象个数”关联起来。但是引用计数有一个例外:分开构造,但拥有相同初值的对象,不会共享该数据结构,因此各自的引用计数没有关系。例如:

string s1("hello world");

string  s2("hello world");

  s1和s2有着相同的string初值,由于其是分开构造,所以不会共享数据结构,即其引用计数都为1,而下面的代码:

string s1("hello world");

string s2 = s1;

  如果将s2赋值s1,那么两者的构造过程一致,此时共享数据结构,那么s2赋值会导致引用计数+1。

  当然我们也可以实现只要是指向相同的对象就使用引用计数技术,即仅仅在“面对真正独一无二的字符串时”才产生新的对象,否则都共享原有的对象。不过这样子代价太大,一般不提倡。

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