12、使用智能指针注意3个问题

一、不能使用一个原始地址初始化多个共享智能指针

　　如下代码

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <windows.h>
#include <memory>

using namespace std;

struct Test
{
    shared_ptr<Test> getSharedPtr()
    {
        return shared_ptr<Test>(this);
    }

    ~Test()
    {
        cout << "class Test is disstruct ..." << endl;
    }

};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    Test* pTest = new Test;

    shared_ptr<Test> sp1(pTest);
    shared_ptr<Test> sp2(pTest);
}

以上代码编译时不会出现错误，但是运行的时候会出错，运行结果：

　　

 注意，我们只在堆上申请了一块内存，但是却释放了2次，所以报错。

二、函数不能返回管理了this的共享智能指针对象

如下代码

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;

struct Test
{
    shared_ptr<Test> getSharedPtr()
    {
        return shared_ptr<Test>(this);
    }
    
    ~Test()
    {
        cout << "class Test is disstruct ..." << endl;
    }

};

int main() 
{
    shared_ptr<Test> sp1(new Test);
    cout << "use_count: " << sp1.use_count() << endl;
    shared_ptr<Test> sp2 = sp1->getSharedPtr();
    cout << "use_count: " << sp1.use_count() << endl;
    return 0;
}

　这种写法其实和第一种是一样的，用new Test匿名对象初始化了sp1，然后调用了getSharedPtr()方法初始化sp2，此时sp1管理的是this，sp2也管理的是this，

相当于1中的用1块原始指针初始化了2个智能指针， 这时程序释放这块堆空间时，就会报错。此时可以使用weak_ptr来解决此问题。

　　通过输出的结果可以看到一个对象被析构了两次，其原因是这样的：在这个例子中使用同一个指针 this 构造了两个智能指针对象 sp1 和 sp2，这二者之间是没有任何关系的，因为 sp2 并不是通过 sp1 初始化得到的实例对象。在离开作用域之后 this 将被构造的两个智能指针各自析构，导致重复析构的错误。

这个问题可以通过 weak_ptr 来解决，通过 wek_ptr 返回管理 this 资源的共享智能指针对象 shared_ptr。C++11 中为我们提供了一个模板类叫做 std::enable_shared_from_this<T>，这个类中有一个方法叫做 shared_from_this()，通过这个方法可以返回一个共享智能指针，在函数的内部就是使用 weak_ptr 来监测 this 对象，并通过调用 weak_ptr 的 lock() 方法返回一个 shared_ptr 对象。

代码如下：

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <windows.h>
#include <memory>

using namespace std;

struct Test : public enable_shared_from_this<Test>
{
    shared_ptr<Test> getSharedPtr()
    {
        return shared_from_this();
    }

    ~Test()
    {
        cout << "class Test is disstruct ..." << endl;
    }

};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    Test* pTest = new Test;

    shared_ptr<Test> sp1(pTest);
    shared_ptr<Test> sp2 = sp1->getSharedPtr();
}

三、共享指针不能循环引用

　智能指针如果循环引用会导致内存泄露，比如下面的例子：

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <windows.h>
#include <memory>

using namespace std;

struct TA;
struct TB;

struct TA
{
    shared_ptr<TB> bptr;
    ~TA()
    {
        cout << "class TA is disstruct ..." << endl;
    }
};

struct TB
{
    shared_ptr<TA> aptr;
    ~TB()
    {
        cout << "class TB is disstruct ..." << endl;
    }
};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    shared_ptr<TA> ap(new TA);
    shared_ptr<TB> bp(new TB);

    cout << "TA object use_count: " << ap.use_count() << endl;
    cout << "TB object use_count: " << bp.use_count() << endl;

    //当加上这2句，ap和bp的引用计数就一直是2，TA和TB就不会析构
    ap->bptr = bp;
    bp->aptr = ap;

    cout << "TA object use_count: " << ap.use_count() << endl;
    cout << "TB object use_count: " << bp.use_count() << endl;
}

结果：

　　在测试程序中，共享智能指针 ap、bp 对 TA、TB 实例对象的引用计数变为 2，在共享智能指针离开作用域之后引用计数只能减为1，这种情况下不会去删除智能指针管理的内存，导致类 TA、TB 的实例对象不能被析构，最终造成内存泄露。通过使用 weak_ptr 可以解决这个问题，只要将类 TA 或者 TB 的任意一个成员改为 weak_ptr，修改之后的代码如下：

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <windows.h>
#include <memory>

using namespace std;

struct TA;
struct TB;

struct TA
{
    weak_ptr<TB> bptr;
    ~TA()
    {
        cout << "class TA is disstruct ..." << endl;
    }
};

struct TB
{
    shared_ptr<TA> aptr;
    ~TB()
    {
        cout << "class TB is disstruct ..." << endl;
    }
};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    shared_ptr<TA> ap(new TA);
    shared_ptr<TB> bp(new TB);

    cout << "TA object use_count: " << ap.use_count() << endl;
    cout << "TB object use_count: " << bp.use_count() << endl;

    //当加上这2句，ap和bp的引用计数就一直是2，TA和TB就不会析构
    ap->bptr = bp;
    bp->aptr = ap;

    cout << "TA object use_count: " << ap.use_count() << endl;
    cout << "TB object use_count: " << bp.use_count() << endl;
}

结果：

 通过输出的结果可以看到类 TA 或者 TB 的对象被成功析构了。

　　上面程序中，在对类 TA 成员赋值时 ap->bptr = bp; 由于 bptr 是 weak_ptr 类型，这个赋值操作并不会增加引用计数，所以 bp 的引用计数仍然为 1，在离开作用域之后 bp 的引用计数减为 0，类 TB 的实例对象被析构。

在类 TB 的实例对象被析构的时候，内部的 aptr 也被析构，其对 TA 对象的管理解除，内存的引用计数减为 1，当共享智能指针 ap 离开作用域之后，对 TA 对象的管理也解除了，内存的引用计数减为 0，类 TA 的实例对象被析构。