深入學習c++--智能指針(二) weak_ptr（打破shared_ptr循環引用）
阿新 • • 發佈：2019-05-02
aud nbsp else 之間 沒有 kobject 智能 one 訪問
1. 幾種智能指針
1. auto_ptr: c++11中推薦不使用他(放棄)
2. shared_ptr: 每添加一次引用 就+1，減少一次引用，就-1；做到指針進行共享
3. unique_ptr: 一個指針同時只能有一個使用者使用
4. weaked_ptr: 與shared_ptr搭配使用
1.1 weak_ptr
參考：https://zh.cppreference.com/w/cpp/memory/weak_ptr
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std::weak_ptr是一種智能指針，它對被 std::shared_ptr 管理的對象存在 非擁有性（“弱”）引用。在訪問所引用的對象前必須 先轉換為 std::shared_ptr。 -
std::weak_ptr用來 表達臨時所有權的概念：-
當某個對象只有存在時才需要被訪問，而且隨時可能被他人刪除時，可以使用
std::weak_ptr來跟蹤該對象。 -
需要獲得臨時所有權時，則將其轉換為 std::shared_ptr，此時如果原來的 std::shared_ptr被銷毀，則該對象的生命期將被延長至這個臨時的 std::shared_ptr 同樣被銷毀為止。
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std::weak_ptr 的另一用法是：打斷 std::shared_ptr 所管理的對象組成的環狀引用。(打破shared_ptr的循環引用)
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若這種環被孤立（例如無指向環中的外部共享指針），則
shared_ptr引用計數無法抵達零，而內存被泄露。 -
能令環中的指針之一為弱指針以避免此情況。
循環引用的問題：該被調用的析構函數沒有被調用
#include <iostream> #include <memory> using namespace std; class Parent; typedef std::shared_ptr<Parent> ParentPtr; class Child { public: ParentPtr father; Child() { cout << "hello Child" << endl; } ~Child() { cout << "bye Child\n"; } }; typedef std::shared_ptr<Child> ChildPtr; class Parent { public: ChildPtr son; Parent() { cout << "hello parent\n"; } ~Parent() { cout << "bye Parent\n"; } }; void testParentAndChild() { ParentPtr p(new Parent()); ChildPtr c(new Child()); p->son = c; c->father = p; } int main() { testParentAndChild(); return 0; }
問題：c只有調用p的析構的時候，才能被釋放。p只有調用c的析構的時候，才能被釋放。。形成了循環引用，造成了內存泄露
因此，引入新的智能指針，weak_ptr
1.2 weak_ptr基本用法
一旦外部指向shared_ptr資源失效，那麽weak_ptr管理的資源自動失效
#include <iostream> #include <cassert> #include <memory> using namespace std; class Object { public: Object(int id) : m_id(id) { std::cout << "init obj " << m_id << std::endl; } ~Object() { std::cout << "bye bye " << m_id << std::endl; } int id() const { return m_id; } private: int m_id; }; void sharedPtrWithWeakPtr() { typedef std::shared_ptr<Object> ObjectPtr; typedef weak_ptr<Object> WeakObjectPtr; ObjectPtr obj(new Object(1)); // 一旦外部指向shared_ptr資源失效，那麽weak_ptr管理的資源自動失效 WeakObjectPtr weakObj2; // 裸指針 WeakObjectPtr weakObj(obj); // 指向shared_ptr指針 WeakObjectPtr weakObj3(obj); cout << "obj use count is " << obj.use_count() << endl; // 1--盡管weak_ptr也指向obj，但他只是監聽者，本身並不影響引用計數次數 { // weak_ptr使用方法 // 外部至少還有一個shared_ptr來管理資源，同時p自己本身的資源 -- p.use_count >= 2 auto p = weakObj.lock(); // auto == ObjectPtr if (p) { cout << p.unique() << endl; // 0 -- p.use_count() >= 2 } else { } } // 不指向某份資源 // obj.reset(); // { // auto p = weakObj.lock(); // auto == ObjectPtr // if (p) { // assert(false); // } // else { // cout << "null" << endl; // 如果調用reset，就會執行這句話 // } // } // 此時, Object(1)已經失效 obj.reset(new Object(2)) ; { auto p = weakObj.lock(); // 返回值如果有效, 在外部必須有weakObj指向同一個資源 if (p) { assert(false); } else { cout << "null " << endl; // null } } weakObj = obj; // 又有效了 // 想知道weak_ptr有沒有管理一份資源(外部有沒有資源), 又不想生成一個shared_ptr if (weakObj.expired()) { // 資源過期了 -- true cout << "no ptr" << endl; } else { cout << "have resource\n"; } } int main() { sharedPtrWithWeakPtr(); return 0; }
1.3 解決類之間循環引用
一旦外部指向shared_ptr資源失效，那麽weak_ptr管理的資源自動失效
#include <iostream> #include <cassert> #include <memory> using namespace std; class Parent; typedef std::shared_ptr<Parent> ParentPtr; typedef std::weak_ptr<Parent> WeakParentPtr; class Child { public: WeakParentPtr father; // 只有一環換成 weak_ptr, 即可打破環 Child() { cout << "hello Child" << endl; } ~Child() { cout << "bye Child\n"; } }; typedef std::shared_ptr<Child> ChildPtr; typedef std::weak_ptr<Child> WeakChildPtr; class Parent { public: ChildPtr son; Parent() { cout << "hello parent\n"; } ~Parent() { cout << "bye Parent\n"; } }; void testParentAndChild() { ParentPtr p(new Parent()); ChildPtr c(new Child()); p->son = c; c->father = p; cout << (c->father).use_count() << endl; cout << (p->son).use_count() << endl; } int main() { testParentAndChild(); return 0; }
析構函數成功調用， 註意析構順序，誰是weak_ptr對象，就先析構誰。
1.4 用 enable_shared_from_this從this轉換到shared_ptr
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類中函數接口需要一個本對象智能指針的const引用 (如何生成本對象的智能指針)
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用 enable_shared_from_this從this轉換到shared_ptr (使用CRTP來使用 本對象的智能指針)
主要代碼:
handleChildAndParent(shared_from_this(), ps);
完整代碼:
#include <iostream> #include <cassert> #include <memory> using namespace std; class Parent; typedef std::shared_ptr<Parent> ParentPtr; typedef std::weak_ptr<Parent> WeakParentPtr; class Child : public std::enable_shared_from_this<Child> // 奇異模板參數 CRTP { public: WeakParentPtr father; // 只有一環換成 weak_ptr, 即可打破環 Child() { cout << "hello Child" << endl; } ~Child() { cout << "bye Child\n"; } void CheckRelation() { } }; typedef std::shared_ptr<Child> ChildPtr; typedef std::weak_ptr<Child> WeakChildPtr; void handleChildAndParent(const ParentPtr& p, const ChildPtr& c); class Parent : public enable_shared_from_this<Parent> { public: WeakChildPtr son; Parent() { cout << "hello parent\n"; } ~Parent() { cout << "bye Parent\n"; } void CheckRelation() { auto ps = son.lock(); if (ps) { //原理: 類中存在weak_ptr指針，通過一系列方式轉換成 shared_ptr，然後傳參 handleChildAndParent(shared_from_this(), ps); // 使用CRTP來使用 本對象的指針 ★ ★ ★ ★ } cout << "after call checkRelation\n"; } }; void testParentAndChild() { ParentPtr p(new Parent()); ChildPtr c(new Child()); p->son = c; c->father = p; cout << (c->father).use_count() << endl; cout << (p->son).use_count() << endl; p->CheckRelation(); } void handleChildAndParentRef(const Parent& p, const Child& c) { auto cp = c.father.lock(); auto pc = p.son.lock(); if (cp.get() == &p && pc.get() == &c) { cout << "right relation" << endl; } else { cout << "oop !!!\n"; } } // const xxx&: 減少拷貝次數 void handleChildAndParent(const ParentPtr& p, const ChildPtr& c) { auto cp = c->father.lock(); auto pc = p->son.lock(); if (cp == p && pc == c) { cout << "right relation\n"; } else { cout << "oop!!!\n"; } } int main() { testParentAndChild(); return 0; }
深入學習c++--智能指針(二) weak_ptr（打破shared_ptr循環引用）