C++中的shared_ptr和weak_ptr

Posted 2023-03-27 weihao-ysgs

shared_ptr 和 weak_ptr

shared_ptr 相关特性

• 引用计数，使用得当一般不会出现内存问题

• 一般和 make_shared 结合使用，因为 shared_ptr 本身会有两个变量，一个是存储原先对象，一个是存储引用计数，一般这两个内存地区会离得比较远，make_shared 会尽量让两个近一点，为后期的销毁节约时间。

• shared_ptr 出现的循环引用的问题。

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <memory>
#include <vector>

using namespace std;

struct ListNode

  int value;
  // std::weak_ptr<ListNode> next;
	std::shared_ptr<ListNode> next;
  ~ListNode()  std::cout << "~ListNode is called\\n"; 
;

int main(int argc, char const *argv[])

  std::shared_ptr<ListNode> node1 = std::make_shared<ListNode>();  // node1.use_count() = 1
  std::shared_ptr<ListNode> node2 = std::make_shared<ListNode>();  // node2.use_count() = 1
  node1->next = node2; // node2.use_count() = 2
  node2->next = node1; // node1.use_count() = 2
  return 0;

上面的代码的输出结果为空，因为在销毁的时候，引用计数首先会 -1，然后看是否为 0 ，如果是，则会调用析构函数，没有则不会调用，这里我们很明显只会销毁一次，也就是在销毁对象的时候 ListNode 的析构函数不会被调用，因此会有内存泄漏的问题出现。但是这种写法其实对于一个链表来说又是经常会碰到的，怎么办呢？

• Solution

解决办法就是将 ListNode 里的 shared_ptr 换成 weak_ptr，可以通过 shared_ptr 的类型对 weak_ptr 进行赋值，但此时并不会改变最初 shared_ptr的引用计数。输出结果为：

~ListNode is called
~ListNode is called

• weak_ptr.lock()

weak_ptr指向shared_ptr指针指向的对象的内存，却并不拥有该内存。 但是，使用weak_ptr成员lock，则可返回其指向内存的一个shared_ptr对象，且在所指对象内存已经无效时，返回指针空值（nullptr）。由于weak_ptr是指向shared_ptr所指向的内存的，所以，weak_ptr并不能独立存在。

• 示例 C++ 代码

  #include <algorithm>
  #include <iostream>
  #include <memory>
  #include <vector>
  
  using namespace std;
  
  struct ListNode
  
    int value;
    std::weak_ptr<ListNode> next;
    // std::shared_ptr<ListNode> next;
    ~ListNode()  std::cout << "~ListNode is called\\n"; 
  ;
  
  int main(int argc, char const *argv[])
  
    std::shared_ptr<ListNode> node1 =
        std::make_shared<ListNode>();  // node1.use_count() = 1
    std::shared_ptr<ListNode> node2 =
        std::make_shared<ListNode>();  // node2.use_count() = 1
    node1->next = node2;               // node2.use_count() = 2
    node2->next = node1;               // node1.use_count() = 2
  
    std::cout << "///////////////////////////////////////\\n";
    auto node3 = std::make_shared<ListNode>();  // node3.use_count()  = 1
    std::cout << "node3.use_count(): " << node3.use_count() << std::endl;
    
      auto node4 = std::make_shared<ListNode>();  // node4.use_count()  = 1
      std::cout << "node4.use_count(): " << node4.use_count() << std::endl;
      node4->next = node3;  // 这两个都是对 weak_ptr 赋值，所以不会增加引用计数
      std::cout << "node3.use_count(): " << node3.use_count() << std::endl;
      node3->next = node4;  // 这两个都是对 weak_ptr 赋值，所以不会增加引用计数
      std::cout << "node4.use_count(): " << node4.use_count() << std::endl;
    
    if (auto temp_ptr = node3->next.lock(); temp_ptr)
    
      std::cout << "Can access pointer\\n";
    
    else
    
      std::cout << "Can not access pointer\\n";
    
  
    return 0;
  
  

  输出：

  ///////////////////////////////////////
  node3.use_count(): 1
  node4.use_count(): 1
  node3.use_count(): 1
  node4.use_count(): 1
  ~ListNode is called
  Can not access pointer
  ~ListNode is called
  ~ListNode is called
  ~ListNode is called