[C++11]shared_ptr使用的注意事项(内存被重复析构，内存泄漏问题)

Posted 2021-06-29 Wecccccccc

shared_ptr使用的注意事项:
1.不能使用一个原始地址初始化多个共享智能指针
2.函数不能返回管理了this的共享智能指针对象
3.共享智能指针不能循环引用

---

• 不能使用一个原始地址初始化多个共享智能指针

代码如下:

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

//shared_ptr使用的注意事项:
//1.不能使用一个原始地址初始化多个共享智能指针
//2.函数不能返回管理了this的共享智能指针对象
//3.共享智能指针不能循环引用

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

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

int main()
{
	Test *t = new Test;
	shared_ptr<Test> ptr1(t);
	shared_ptr<Test> ptr2(t);

	return 0;
}

测试结果:

这块堆内存被析构了两次，所以出现了错误。

正确写法:

int main()
{
	Test *t = new Test;
	shared_ptr<Test> ptr1(t);
	shared_ptr<Test> ptr2 = ptr1;

	return 0;
}

测试结果:

---

• 函数不能返回管理了this的共享智能指针对象

代码如下:

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

//shared_ptr使用的注意事项:
//1.不能使用一个原始地址初始化多个共享智能指针
//2.函数不能返回管理了this的共享智能指针对象
//3.共享智能指针不能循环引用

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;
}

测试结果:

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，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。

使用weak_ptr解决shared_ptr管理的内存被重复析构的问题

代码如下:

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

//shared_ptr使用的注意事项:
//1.不能使用一个原始地址初始化多个共享智能指针
//2.函数不能返回管理了this的共享智能指针对象
//3.共享智能指针不能循环引用

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

测试结果:

---

• 共享智能指针不能循环引用

代码如下:

#include <iostream>
#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;
	}
};

void test()
{
	shared_ptr<TA> ap(new TA);
	shared_ptr<TB> bp(new TB);

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

	ap->bptr = bp;
	bp->aptr = ap;
	cout << "TA use_count = " << ap.use_count() << endl;
	cout << "TB use_count = " << bp.use_count() << endl;

}

int main()
{
	test();
	return 0;
}

测试结果:

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 <iostream>
#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;
	}
};

void test()
{
	shared_ptr<TA> ap(new TA);
	shared_ptr<TB> bp(new TB);

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

	ap->bptr = bp;
	bp->aptr = ap;
	cout << "TA use_count = " << ap.use_count() << endl;
	cout << "TB use_count = " << bp.use_count() << endl;

}

int main()
{
	test();
	return 0;
}

测试结果:

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。