C++中各种智能指针的实现及弊端(五)
一、std::shared_ptr的循环引用
struct ListNode
{
int _data;
shared_ptr<ListNode> _prev;
shared_ptr<ListNode> _next;
~ListNode(){ cout << "~ListNode()" << endl; }
};
int main()
{
shared_ptr<ListNode> node1(new ListNode);
shared_ptr<ListNode> node2(new ListNode);
cout << node1.use_count() << endl;
cout << node2.use_count() << endl;
node1->_next = node2;
node2->_prev = node1;
cout << node1.use_count() << endl;
cout << node2.use_count() << endl;
return 0;
}
上面的代码出现的问题是资源泄漏,因为node1和node2都没有释放掉;
二、循环引用分析:
- node1和node2两个智能指针对象指向两个节点,引用计数变成1,我们不需要手动delete。
- node1的_next指向node2,node2的_prev指向node1,引用计数变成2。
- node1和node2析构,引用计数减到1,但是_next还指向下一个节点。但是_prev还指向上一个节点。
- 也就是说_next析构了,node2就释放了。
- 也就是说_prev析构了,node1就释放了。
- 但是_next属于node的成员,node1释放了,_next才会析构,而node1由_prev管理,_prev属于node2成员,所以这就叫循环引用,谁也不会释放。
三、解决方法:
采用weak_ptr来解决循环引用问题;
- weak_ptr的作用只有一个,就是搭配shared_ptr来解决循环引用问题
- weak_ptr的原理是和shared_ptr类似,采用引用计数的方法
- 注意weak_ptr的对象不能单独管理资源,作用就只有一个
// 解决方案:在引用计数的场景下,把节点中的_prev和_next改成weak_ptr就可以了
// 原理就是,node1->_next = node2;和node2->_prev = node1;时weak_ptr的_next和_prev不会增加
node1和node2的引用计数。
struct ListNode
{
int _data;
weak_ptr<ListNode> _prev;
weak_ptr<ListNode> _next;
~ListNode(){ cout << "~ListNode()" << endl; }
};
int main()
{
shared_ptr<ListNode> node1(new ListNode);
shared_ptr<ListNode> node2(new ListNode);
cout << node1.use_count() << endl;
cout << node2.use_count() << endl;
node1->_next = node2;
node2->_prev = node1;
cout << node1.use_count() << endl;
cout << node2.use_count() << endl;
return 0;
}
四、上面所有的智能指针都没有写删除器,因为其所管理的资源不都是new出来的,所以得写一个删除器
// 仿函数的删除器
template<class T>
struct FreeFunc {
void operator()(T* ptr)
{
cout << "free:" << ptr << endl;
free(ptr);
}
};
template<class T>
struct DeleteArrayFunc {
void operator()(T* ptr)
{
cout << "delete[]" << ptr << endl;
delete[] ptr;
}
};
int main()
{
FreeFunc<int> freeFunc;
shared_ptr<int> sp1((int*)malloc(4), freeFunc);
DeleteArrayFunc<int> deleteArrayFunc;
shared_ptr<int> sp2((int*)malloc(4), deleteArrayFunc);
return 0;
}
五、C++11和boost中智能指针的关系
- C++ 98 中产生了第一个智能指针auto_ptr.
- C++ boost给出了更实用的scoped_ptr和shared_ptr和weak_ptr.
- C++ TR1,引入了shared_ptr等。不过注意的是TR1并不是标准版。
- C++ 11,引入了unique_ptr和shared_ptr和weak_ptr。需要注意的是unique_ptr对应boost的
scoped_ptr。并且这些智能指针的实现原理是参考boost中的实现的