聊聊 C++ 中的几种智能指针 （下）
一：背景
上一篇我们聊到了C++ 的 auto_ptr ，有朋友说已经在 C++ 17 中被弃用了，感谢朋友提醒，今天我们来聊一下 C++ 11 中引入的几个智能指针。
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unique_ptr
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shared_ptr
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weak_ptr
看看它们都怎么玩。
二：三大智能指针详解
1. unique_ptr
上一篇在说 auto_ptr 的时候聊过一个术语叫 控制权转移，言外之意就是下面的代码会 访问违例 。
void test() {
int* i = new int(10);
auto_ptr<int> ptr1(i);
auto_ptr<int> ptr2 = ptr1; //将 ptr1 的控制台送给了 ptr2
cout << *ptr1 << endl;
}
int main() {
test();
}
这段代码用了赋值运算符，可能是程序员的无心之举，却引来程序的崩溃，那能不能规避下这种 无心 的行为呢? 当然是可以的，屏蔽掉 auto_ptr 中的赋值运算符不就可以了哈，C++ 中的 unique_ptr 就是这么实现的，可以看下源码。
class unique_ptr {
public:
unique_ptr(const unique_ptr&) = delete;
unique_ptr& operator=(const unique_ptr&) = delete;
};
可以看到，unique_ptr 将 =，复制构造函数 都给屏蔽了，所以再硬写的话，必然是报错。
2. shared_ptr
这个算是纯正的 引用计数，高级语言中的 引用跟踪 经常会拿它做比较，说它存在循环引用等各种问题。
在循环引用之前，先说下它的简单用法。
void test() {
int* i = new int(10);
shared_ptr<int> ptr1(i);
shared_ptr<int> ptr2 = ptr1;
shared_ptr<int> ptr3 = ptr2;
printf("ptr.refcnt= %d, ptr2.refcnt=%d, ptr3.refcnt=%d \n",
ptr1.use_count(),
ptr2.use_count(),
ptr3.use_count());
}
int main() {
test();
}
再看下源码，大概在内部共同维护了对 _Ref_count_base 引用。
class _Ref_count_base {
private:
_Atomic_counter_t _Uses = 1;
_Atomic_counter_t _Weaks = 1;
}
很显然当所有的析构函数将 _Uses 降为 0 的时候就会对 i 进行释放，参考源码如下：
class shared_ptr : public _Ptr_base<_Ty> {
~shared_ptr() noexcept { // release resource
this->_Decref();
}
}
class _Ref_count_base {
void _Decref() noexcept { // decrement use count
if (_MT_DECR(_Uses) == 0) {
_Destroy();
_Decwref();
}
}
}
原理大概摸清楚了，接下来看下循环引用，它最大的问题就是让 _Uses 永远也不会为 0，
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class BClass;
class AClass
{
public:
int i = 10;
shared_ptr<BClass> b;
};
class BClass
{
public:
int i = 11;
shared_ptr<AClass> a;
};
void test() {
AClass* a = new AClass();
BClass* b = new BClass();
shared_ptr<AClass> aclass(a);
shared_ptr<BClass> bclass(b);
aclass->b = bclass;
bclass->a = aclass;
printf("a.refcnt=%d, b.refcnt=%d, a=%x,b=%x \n", aclass.use_count(), bclass.use_count(), &(*a), &(*b));
}
int main() {
test();
}
接下来可以在 main 方法结束的地方观察 a,b 所有的 heap 块的内存内容是否被释放? 可以清楚的看到还在那里。。. 如下图所示：
这就是 循环引用 造成的问题，这时候就需要用到 weak_ptr 了。
3. weak_ptr
弱引用就是它的引用不改变对原对象中 _Uses 的引用，接下来将 AClass 和 BClass 中的 shared_ptr 改成 weak_ptr 版。
class AClass
{
public:
int i = 10;
weak_ptr<BClass> b;
};
class BClass
{
public:
int i = 11;
weak_ptr<AClass> a;
};
从图中可以看到，此时 refcnt=1, 再观察下地址 0x007f71a8 的内容，可以发现已经被释放啦。
好了，今天我们就聊这么多，希望对大家有帮助。
