一种引用计数机制的实现

毫无疑问, 引用计数是一种非常有效的动态控制对象生命周期的机制. 我们最熟悉的引用计数实现可能就要数 COM 的 AddRef 和 Release 了. 但这种机制也有明显的缺点, 那就是无法实现对对象死亡时间的精确控制: 调用 Release 后, 就失去了对对象的控制, 虽然对象可能会被立即杀掉, 但我们无法保证这一点. 也许程序的其他地方还对它拥有引用, 并且还会有一系列的 AddRef 和 Release, 而只要计数不降到 0, 对象就一直活着, 甚至可能比你我更长寿.

为了更好的说明这一点, 请考虑下面的情况: 我们有某种类型的对象, 这种对象在程序运行过程中会不断的被创建和杀死, 而所有活着的对象都被放在一个全局表格中. 由于表格拥有一个对象的引用, 所以表格中不被程序其它部分使用的对象的计数将为 1. 当程序要访问某个对象时, 就会通过一个键值从表格中找到它, 递增其引用计数, 待访问完毕后, 再递减计数. 从以上可以看出, 我们要想杀掉一个对象, 只要去掉表格对它的引用(也就是把引用计数减一)就可以了. 但这并不能确保对象被杀死, 因为程序的其它地方仍能从表格中找到它, 并增加其计数; 更进一步, 我们可以在去掉表格的引用后, 把对象从表格中删除, 这样计数就不会增加了, 但很不幸, 我们并不是在任何时候都能这样做, 有些时候没有"彻底死亡"的对象是不能从表格中删除的.

那有没有两全其美的方法呢? 应该说还是有的. 引用计数通常用一个 32 位整数来表示, 它最大能支持几十亿个引用, 但实践上, 能达到的最大值要远小于这个数字, 所以, 我们可以把其中的某些位挪作它用, 用来表示对象是否已经被杀掉, 而不能再增加新的引用. 看下面的实现:

template<class T>
class CRefCount
{
private: 
    // 使用第30位作为生存标志位
    static const LONG s_lAliveFlag = 0x40000000; 
    volatile LONG m_lRef; 
     
public: 
    CRefCount() : m_lRef( s_lAliveFlag ) 
    { 
    } 
     
    bool AddRef() 
    { 
        LONG lRef; 
        do{ 
            lRef = m_lRef; 
            // 已经死亡了, 增加引用失败 
            if( (lRef & s_lAliveFlag) == 0 ) 
                return false; 
        } while( InterlockedCompareExchange(&m_lRef, lRef+1, lRef) != lRef ); 
        return true; 
    } 
     
    void Release() 
    { 
        if( InterlockedDecrement( &m_lRef ) == 0 ) 
        { 
            T* pT = static_cast( this ); 
            delete pT; 
        } 
    } 
     
    void Suicide() 
    { 
        // 注意: 调用此函数前应AddRef, 这样调用之后的Release才能正确删除对象 
        InterlockedAnd( &m_lRef, ~s_lActiveFlag ); 
    } 
};

程序很简单, 我就不做过多解释了, 但正像我在标题中写的, 它只是"一种引用计数的实现"方法而已, 和其他实现相比, 它既有优点, 也有缺点, 所以使用时一定要根据实际情况, 选择最合适的方法. 另外, InterlockedAnd 在 VS2005 中是编译器的一个 intrinsic, 如果你使用的编译器不支持它, 可参考我的《对 windows 互锁函数的补充》, 自己实现一个.