shared_ptr.是c++为了提高指针安全性而添加的智能指针,方便了内存管理。功能非常强大,非常强大,非常强大(不单单是shared_ptr,配合week_ptr以及enable_share_from_this()以及share_from_this())!!!对于支持智能指针的c++版本编程,能用智能指针就用智能指针!
#include <memory>
#include <iostream>
int main()
{
int *p = new int(30);
std::shared_ptr<int> bptr(p);//方式1
std::shared_ptr<int> aptr = std::make_shared<int>(20);//方式
std::shared_ptr<int> cptr(aptr);
std::cout << "aptr.use_count() = " << aptr.use_count() <<" value = "<<*aptr<<std::endl;//use_count 是引用计数器
std::cout << "bptr.use_count() = " << bptr.use_count() <<" value = "<<*bptr<<std::endl;
std::cout << "cptr.use_count() = " << cptr.use_count() <<" value = "<<*cptr<<std::endl;
//输出是:2,20
// 1,30
// 2,20
}
下面是使用shared_ptr 的一些注意事项:
0. 禁止纯指针给智能指针赋值或者拷贝构造。
int* a=new int(2);
shared_ptr<int>sp=a;// error
sp=a;// error
1. shared_ptr多次引用同一数据,会导致两次释放同一内存。如下:
{
int* pInt = new int[100];
shared_ptr<int> sp1(pInt);
// 一些其它代码之后…
shared_ptr<int> sp2(pInt);
}
2.使用shared_ptr包装this指针带来的问题,如下:
class tester
{
public:
tester()
~tester()
{
std::cout << "析构函数被调用!
";
}
public:
shared_ptr<tester> sget()
{
return shared_ptr<tester>(this);
}
};
int main()
{
tester t;
shared_ptr<tester> sp = t.sget(); // …
return 0;
}
也将导致两次释放t对象破坏堆栈,一次是出栈时析构,一次就是shared_ptr析构。若有这种需要,可以使用下面代码。
class tester : public enable_shared_from_this<tester>
{
public:
tester()
~tester()
{
std::cout << "析构函数被调用!
";
}
public:
shared_ptr<tester> sget()
{
return shared_from_this();
}
};
int main()
{
shared_ptr<tester> sp(new tester);
// 正确使用sp 指针。
sp->sget();
return 0;
}
3. shared_ptr循环引用导致内存泄露,代码如下:
class parent;
class child;
typedef shared_ptr<parent> parent_ptr;
typedef shared_ptr<child> child_ptr;
class parent
{
public:
~parent() {
std::cout <<"父类析构函数被调用.
";
}
public:
child_ptr children;
};
class child
{
public:
~child() {
std::cout <<"子类析构函数被调用.
";
}
public:
parent_ptr parent;
};
int main()
{
parent_ptr father(new parent());
child_ptr son(new child);
// 父子互相引用。
father->children = son;
son->parent = father;
return 0;
}
如上代码,将在程序退出前,father的引用计数为2,son的计数也为2,退出时,shared_ptr所作操作就是简单的将计数减1,如果为0则释放,显然,这个情况下,引用计数不为0,于是造成father和son所指向的内存得不到释放,导致内存泄露。
4.在多线程程序中使用shared_ptr应注意的问题。代码如下:
class tester
{
public:
tester() {}
~tester() {}
// 更多的函数定义…
};
void fun(shared_ptr<tester> sp)
{
// !!!在这大量使用sp指针.
shared_ptr<tester> tmp = sp;
}
int main()
{
shared_ptr<tester> sp1(new tester);
// 开启两个线程,并将智能指针传入使用。
thread t1(bind(&fun, sp1));
thread t2(bind(&fun, sp1));
t1.join();
t2.join();
return 0;
}
这个代码带来的问题很显然,由于多线程同时访问智能指针,并将其赋值到其它同类智能指针时,很可能发生两个线程同时在操作引用计数(但并不一定绝对发生),而导致计数失败或无效等情况,从而导致程序崩溃,如若不知根源,就无法查找这个bug,那就只能向上帝祈祷程序能正常运行。
引入weak_ptr可以解决这个问题,将fun函数修改如下:
void fun(weak_ptr<tester> wp)
{
//这个方案只解决了多线程对引用计数同时访问的读写问题,并没有解决对share_ptr指向的数据的多线程安全问题,因此weak_ptr只是安全的获得share_ptr的一种方式,因为可以确保在获得share_ptr的时候的多线程安全
shared_ptr<tester> sp = wp.lock;
if (sp)
{
// 在这里可以安全的使用sp指针.
}
else
{
std::cout << “指针已被释放!” << std::endl;
}
}
5.weak_ptr不仅可以解决多线程访问带来的安全问题,而且还可以解决上面第三个问题循环引用。Children类代码修改如下,即可打破循环引用:
class child
{
public:
~child() {
std::cout <<"子类析构函数被调用.
";
}
public:
weak_ptr<parent> parent;
};
因为weak_ptr不增加引用计数,所以可以在退出函数域时,正确的析构。
weak_ptr 介绍:
weak_ptr是为了配合shared_ptr而引入的一种智能指针,它更像是shared_ptr的一个助手而不是智能指针,因为它不具有普通指针的行为,没有重载operator*和->,它的最大作用在于协助shared_ptr工作,像旁观者那样观测资源的使用情况.
用法:
weak_ptr被设计为与shared_ptr共同工作,可以从一个shared_ptr或者另一个weak_ptr对象构造,获得资源的观测权。但weak_ptr没有共享资源,它的构造不会引起指针引用计数的增加。
使用weak_ptr的成员函数use_count()可以观测资源的引用计数,另一个成员函数expired()的功能等价于use_count()==0,但更快,表示被观测的资源(也就是shared_ptr的管理的资源)已经不复存在。
weak_ptr可以使用一个非常重要的成员函数lock()从被观测的shared_ptr获得一个可用的shared_ptr对象, 从而操作资源。但当expired()==true的时候,lock()函数将返回一个存储空指针的shared_ptr.
share_ptr 的 aliasing constructor:
可以使得share_ptr 拥有某个对象控制权的时候,存储指针(storage pointer,shared_ptr 还有一个概念叫owned ptr 指向存储当前控制对象相关信息)指向另外一个对象,模板如下:
template <class U> shared_ptr (const shared_ptr<U>& x, element_type* p) noexcept;
该构造函数是的shared_ptr 管理 x 指针指向对象,会将计数器加一,并且在释放控制权时减一,如有需要还会调用析构函数,但是不同的是它storage ptr 指向的是p,调用 share_ptr.get() 会返回 p ,一般的用途在 p所指对象是x所指对象的成员或者别名(alias)[这段是翻译的,总之,aliasing constructor 还是慎用吧]
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