深入学习c++--智能指针(二) weak_ptr(打破shared_ptr循环引用)
1. 几种智能指针
1. auto_ptr: c++11中推荐不使用他(放弃)
2. shared_ptr: 拥有共享对象所有权语义的智能指针
3. unique_ptr: 拥有独有对象所有权语义的智能指针
4. weaked_ptr: 到 std::shared_ptr 所管理对象的弱引用
1.1 weak_ptr
参考:https://zh.cppreference.com/w/cpp/memory/weak_ptr
std::weak_ptr
是一种智能指针,它对被 std::shared_ptr 管理的对象存在 非拥有性(“弱”)引用。在访问所引用的对象前必须 先转换为 std::shared_ptr。std::weak_ptr
用来 表达临时所有权的概念:当某个对象只有存在时才需要被访问,而且随时可能被他人删除时,可以使用
std::weak_ptr
来跟踪该对象。需要获得临时所有权时,则将其转换为 std::shared_ptr,此时如果原来的 std::shared_ptr被销毁,则该对象的生命期将被延长至这个临时的 std::shared_ptr 同样被销毁为止。
std::weak_ptr 的另一用法是:打断 std::shared_ptr 所管理的对象组成的环状引用。(打破shared_ptr的循环引用)
若这种环被孤立(例如无指向环中的外部共享指针),则
shared_ptr
引用计数无法抵达零,而内存被泄露。能令环中的指针之一为弱指针以避免此情况。
循环引用的问题:该被调用的析构函数没有被调用
#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; }
问题:c只有调用p的析构的时候,才能被释放。p只有调用c的析构的时候,才能被释放。。形成了循环引用,造成了内存泄露
因此,引入新的智能指针,weak_ptr
1.2 weak_ptr基本用法
一旦外部指向shared_ptr资源失效,那么weak_ptr管理的资源自动失效
#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资源失效,那么weak_ptr管理的资源自动失效 WeakObjectPtr weakObj2; // 裸指针 WeakObjectPtr weakObj(obj); // 指向shared_ptr指针 WeakObjectPtr weakObj3(obj); cout << "obj use count is " << obj.use_count() << endl; // 1--尽管weak_ptr也指向obj,但他只是监听者,本身并不影响引用计数次数 {// weak_ptr使用方法 // 外部至少还有一个shared_ptr来管理资源,同时p自己本身的资源 -- p.use_count >= 2 auto p = weakObj.lock(); // auto == ObjectPtrif (p) {cout << p.unique() << endl; // 0 -- p.use_count() >= 2 }else {}}// 不指向某份资源 // obj.reset(); // { // auto p = weakObj.lock(); // auto == ObjectPtr // if (p) { // assert(false); // } // else { // cout << "null" << endl; // 如果调用reset,就会执行这句话 // } // } // 此时, Object(1)已经失效 obj.reset(new Object(2)) ;{auto p = weakObj.lock(); // 返回值如果有效, 在外部必须有weakObj指向同一个资源 if (p) {assert(false);}else {cout << "null " << endl; // null }}weakObj = obj; // 又有效了 // 想知道weak_ptr有没有管理一份资源(外部有没有资源), 又不想生成一个shared_ptrif (weakObj.expired()) {// 资源过期了 -- true cout << "no ptr" << endl;}else {cout << "have resource\n";} }int main() {sharedPtrWithWeakPtr();return 0;}
1.3 解决类之间循环引用
一旦外部指向shared_ptr资源失效,那么weak_ptr管理的资源自动失效
#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; // 只有一环换成 weak_ptr, 即可打破环 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; }
析构函数成功调用, 注意析构顺序,谁是weak_ptr对象,就先析构谁。
1.4 用 enable_shared_from_this从this转换到shared_ptr
类中函数接口需要一个本对象智能指针的const引用 (如何生成本对象的智能指针)
用 enable_shared_from_this从this转换到shared_ptr (使用CRTP来使用 本对象的智能指针)
主要代码:
handleChildAndParent(shared_from_this(), ps);
完整代码:
#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> // 奇异模板参数 CRTP { public:WeakParentPtr father; // 只有一环换成 weak_ptr, 即可打破环 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: 类中存在weak_ptr指针,通过一系列方式转换成 shared_ptr,然后传参 handleChildAndParent(shared_from_this(), ps); // 使用CRTP来使用 本对象的指针 ★ ★ ★ ★ }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&: 减少拷贝次数 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; }
转载于:https://www.cnblogs.com/douzujun/p/10803365.html
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