标準C＋＋類string的Copy-On-Write技術（二）

在深入這前，通過上述的示範，我們應該知道在string類中，要實作寫時才拷貝，需要解決兩個問題，一個是記憶體共享，一個是Copy-On-Wirte，這兩個主題會讓我們産生許多疑問，還是讓我們帶着這樣幾個問題來學習吧：

1、  Copy-On-Write的原理是什麼？

2、  string類在什麼情況下才共享記憶體的？

3、  string類在什麼情況下觸發寫時才拷貝（Copy-On-Write）?

4、  Copy-On-Write時，發生了什麼？

5、  Copy-On-Write的具體實作是怎麼樣的？

喔，你說隻要看一看STL中stirng的源碼你就可以找到答案了。當然，當然，我也是參考了string的父模闆類basic_string的源碼。但是，如果你感到看STL的源碼就好像看機器碼，并嚴重打擊你對C++自信心，乃至産生了自己是否懂C++的疑問，如果你有這樣的感覺，那麼還是繼續往下看我的這篇文章吧。

OK，讓我們一個問題一個問題地探讨吧，慢慢地所有的技術細節都會浮出水面的。

有一定經驗的程式員一定知道，Copy-On-Write一定使用了“引用計數”，是的，必然有一個變量類似于RefCnt。當第一個類構造時，string的構造函數會根據傳入的參數從堆上配置設定記憶體，當有其它類需要這塊記憶體時，這個計數為自動累加，當有類析構時，這個計數會減一，直到最後一個類析構時，此時的RefCnt為1或是0，此時，程式才會真正的Free這塊從堆上配置設定的記憶體。

是的，引用計數就是string類中寫時才拷貝的原理！

不過，問題又來了，這個RefCnt該存在在哪裡呢？如果存放在string類中，那麼每個string的執行個體都有各自的一套，根本不能共有一個RefCnt，如果是聲明成全局變量，或是靜态成員，那就是所有的string類共享一個了，這也不行，我們需要的是一個“民主和集中”的一個解決方法。這是如何做到的呢？呵呵，人生就是一個糊塗後去探知，知道後和又糊塗的循環過程。别急别急，在後面我會給你一一道來的。

這個問題的答案應該是明顯的，根據常理和邏輯，如果一個類要用另一個類的資料，那就可以共享被使用類的記憶體了。這是很合理的，如果你不用我的，那就不用共享，隻有你使用我的，才發生共享。

使用别的類的資料時，無非有兩種情況，1）以别的類構造自己，2）以别的類指派。第一種情況時會觸發拷貝構造函數，第二種情況會觸發指派操作符。這兩種情況我們都可以在類中實作其對應的方法。對于第一種情況，隻需要在string類的拷貝構造函數中做點處理，讓其引用計數累加；同樣，對于第二種情況，隻需要重載string類的指派操作符，同樣在其中加上一點處理。

唠叨幾句：

1）構造和指派的差别

對于前面那個例程中的這兩句：

       string str1 = "hello world";

       string str2 = str1;

不要以為有“=”就是指派操作，其實，這兩條語句等價于：

       string str1 ("hello world");   //調用的是構造函數

       string str2 (str1);            //調用的是拷貝構造函數

如果str2是下面的這樣情況：

    string str2;      //調用參數預設為空串的構造函數：string str2(“”);

str2 = str1;     //調用str2的指派操作：str2.operator=(str1);

2) 另一種情況

       char tmp[]=”hello world”;

     string str1 = tmp;

       string str2 = tmp;

    這種情況下會觸發記憶體的共享嗎？想當然的，應該要共享。可是根據我們前面所說的共享記憶體的情況，兩個string類的聲明和初始語句并不符合我前述的兩種情況，是以其并不發生記憶體共享。而且，C++現有特性也無法讓我們做到對這種情況進行類的記憶體共享。

哦，什麼時候會發現寫時才拷貝？很顯然，當然是在共享同一塊記憶體的類發生内容改變時，才會發生Copy-On-Write。比如string類的[]、=、+=、+、操作符指派，還有一些string類中諸如insert、replace、append等成員函數,包括類的析構時。

修改資料才會觸發Copy-On-Write，不修改當然就不會改啦。這就是托延戰術的真谛，非到要做的時候才去做。

我們可能根據那個通路計數來決定是否需要拷貝，參看下面的代碼：

If  ( RefCnt>0 ) {

    char* tmp =  (char*) malloc(strlen(_Ptr)+1);

    strcpy(tmp, _Ptr);

    _Ptr = tmp;

}

上面的代碼是一個假想的拷貝方法，如果有别的類在引用（檢查引用計數來獲知）這塊記憶體，那麼就需要把更改類進行“拷貝”這個動作。

我們可以把這個拷的運作封裝成一個函數，供那些改變内容的成員函數使用。

本文轉自 haoel 51CTO部落格，原文連結：http://blog.51cto.com/haoel/124637，如需轉載請自行聯系原作者