学习笔记:shared_ptr陷阱

http://blog.sina.com.cn/s/blog_62b4e3ff0100v1tc.html
条款1:不要把一个原生指针给多个shared_ptr管理
int* ptr = new int;
shared_ptr<int> p1(ptr);
shared_ptr<int> p2(ptr); //logic error
ptr对象被删除了2次
这种问题比喻成“二龙治水”,在原生指针中也同样可能发生。
 
条款2:不要把this指针给shared_ptr
class Test{
public:
    void Do(){  m_sp =  shared_ptr<Test>(this);  }
private:
    shared_ptr<Test> m_member_sp;
};
 
Test* t = new Test;
shared_ptr<Test> local_sp(t);
p->Do();
 
发生什么事呢,t对象被删除了2次!
t对象给了local_sp管理,然后在m_sp =  shared_ptr<Test>(this)这句里又请了一尊神来管理t。
这就发生了条款1里“二龙治水”错误。
 
条款3:shared_ptr作为被保护的对象的成员时,小心因循环引用造成无法释放资源。
 
对象需要相互协作,对象A需要知道对象B的地址,这样才能给对象B发消息(或调用其方法)。
设计模式中有大量例子,一个对象中有其他对象的指针。现在把原生指针替换为shared_ptr.
 
假设a对象中含有一个shared_ptr<B>指向b对象;假设b对象中含有一个shared_ptr<A>指向a对象
并且a,b对象都是堆中分配的。很轻易就能与他们失去最后联系。
考虑某个shared_ptr<A> local_a;是我们能最后一个看到a对象的共享智能指针,其use_count==2,
因为对象b中持有a的指针。所以当local_a说再见时,local_a只是把a对象的use_count改成1。
同理b对象。然后我们再也看不到a,b的影子了,他们就静静的躺在堆里,成为断线的风筝。
 
解决方案是:Use weak_ptr to "break cycles."(boost文档里写的)或者显示的清理
 
条款4:不要在函数实参里创建shared_ptr
 
function ( shared_ptr<int>(new int), g( ) );  //有缺陷
可能的过程是先new int,然后调g( ),g( )发生异常,shared_ptr<int>没有创建,int内存泄露
 
shared_ptr<int> p(new int());
f(p, g());  //Boost推荐写法
 
条款5:对象内部生成shared_ptr
 
前面说过,不能把this指针直接扔给shared_ptr. 但是没有禁止在对象内部生成自己的shared_ptr
 
//这是Boost的例子改的。
class Y: public boost::enable_shared_from_this<Y>
{
    boost::shared_ptr<Y> GetSelf()
    {
        return shared_from_this();
    }
};
 
原理是这样的。普通的(没有继承enable_shared_from_this)类T的shared_ptr<T> p(new T).
p作为栈对象占8个字节,为了记录(new T)对象的引用计数,p会在堆上分配16个字节以保存
引用计数等“智能信息”。share_ptr没有“嵌入(intrusive)”到T对象,或者说T对象对share_ptr毫不知
 
情。Y对象则不同,Y对象已经被“嵌入”了一些share_ptr相关的信息,目的是为了找到“全局性”的
那16字节的本对象的“智能信息”。
 
原理说完了,就是陷阱
Y y;
boost::shared_ptr<Y> p=  y.GetSelf(); //无知的代码,y根本就不是new出来的
 
Y* y = new Y;
boost::shared_ptr<Y> p=  y->GetSelf(); //似是而非,仍旧程序崩盘。
Boost文档说,在调用shared_from_this()之前,必须存在一个正常途径创建的shared_ptr
 
boost::shared_ptr<Y> spy(new Y)
boost::shared_ptr<Y> p =  spy->GetSelf(); //OK
 
条款6 :处理不是new的对象要小心。
 
int* pi = (int*)malloc(4)
shared_ptr<int> sp( pi ) ; //delete马嘴不对malloc驴头。
 
条款7:多线程对引用计数的影响。
 
如果是轻量级的锁,比如InterLockIncrement等,对程序影响不大
如果是重量级的锁,就要考虑因为share_ptr维护引用计数而造成的上下文切换开销。
1.33版本以后的shared_ptr对引用计数的操作使用的是Lock-Free(类似InterLockIncrement函数族)
的操作,应该效率不错,而且能保证线程安全(库必须保证其安全,程序员都没有干预这些隐藏事物的机会)。
Boost文档说read,write同时对shared_ptr操作时,行为不确定。这是因为shared_ptr本身有两个成员px,pi。
多线程同时对px读写是要出问题的。与一个int的全局变量多线程读写会出问题的原因一样。
 
条款8:对象数组用shared_array
 
int* pint = new int[100];
shared_array<int> p (pint );
 
既然shared_ptr对应着delete;显然需要一个delete[]对应物shared_array
 
条款9:学会用删除器
 
struct Test_Deleter
{   
    void  operator ()( Test* p){   ::free(p);   }
};
Test* t = (Test*)malloc(sizeof(Test));
new (t) Test;
 
shared_ptr<Test> sp( t ,  Test_Deleter() ); //删除器可以改变share_ptr销毁对象行为
 
有了删除器,shared_array无用武之地了。
template<class T>
struct Array_Deleter
{   
    void  operator ()( T*){   delete[] p;   }
};
int* pint = new int[100];
shared_ptr<int> p (pint, Array_Deleter<int>() );
 
条款10:学会用分配器
 
存放引用计数的地方是堆内存,需要16-20字节的开销。
如果大量使用shared_ptr会造成大量内存碎片。
shared_ptr构造函数的第3个参数是分配器,可以解决这个问题。
 
shared_ptr<Test> p( (new Test), Test_Deleter(), Mallocator<Test>() );
注意删除器Test_Deleter是针对Test类的。分配器是针对shared_ptr内部数据的。
 
Mallocator<Test>()是个临时对象(无状态的),符合STL分配器规约。
 
template <typename T> 
class Mallocator { 
    //略。。。。。。
    T * allocate(const size_t n) const {
        return singleton_pool<T,sizeof(T)>::malloc();
    }
    //略。。。。。。
 
Mallocator传入Test,实际分配的类型确是
class boost::detail::sp_counted_impl_pda<class Test *,
                                         struct Test_Deleter,
                                         class Mallocator<class Test> >
这是用typeid(T).name()打印出来的。可能和rebind相关。
 
条款11 weak_ptr在使用前需要检查合法性。
weak_ptr<K> wp;
{
shared_ptr<K>  sp(new K);  //sp.use_count()==1
wp = sp; //wp不会改变引用计数,所以sp.use_count()==1
shared_ptr<K> sp_ok = wp.lock(); //wp没有重载->操作符。只能这样取所指向的对象
}
shared_ptr<K> sp_null = wp.lock(); //sp_null .use_count()==0;
因为上述代码中sp和sp_ok离开了作用域,其容纳的K对象已经被释放了。
得到了一个容纳NULL指针的sp_null对象。在使用wp前需要调用wp.expired()函数判断一下。
因为wp还仍旧存在,虽然引用计数等于0,仍有某处“全局”性的存储块保存着这个计数信息。
直到最后一个weak_ptr对象被析构,这块“堆”存储块才能被回收。否则weak_ptr无法直到自己
所容纳的那个指针资源的当前状态。
 
条款12 不要new shared_ptr<T>
 
本来shared_ptr就是为了管理指针资源的,不要又引入一个需要管理的指针资源shared_ptr<T>*
 
条款13  尽量不要get
 
class B{...};
class D : public B{ ...};  //继承层次关系
 
shared_ptr<B> sp (new D);    //通过隐式转换,储存D的指针。
B* b = sp.get();             //shared_ptr辛辛苦苦隐藏的原生指针就这么被刨出来了。
D* d = dynamic_cast<D*>(b);  //这是使用get的正当理由吗?
 
正确的做法
shared_ptr<B> spb (new D)  ;
shared_ptr<D> spd = shared_dynamic_cast<D>(spb); //变成子类的指针
shared_ptr在竭尽全力表演的像一个原生指针,原生指针能干的事,它也基本上能干。
 
另一个同get相关的错误
shared_ptr<T> sp(new T);
shared_ptr<T> sp2( sp.get() ) ;//又一个“二龙治水”实例,指针会删2次而错误。
 
条款14 不要memcpy shared_ptr
 
shared_ptr<B> sp1 (new B)  ;
shared_ptr<B> sp2;
memcpy(&sp2,&sp1,sizeof(shared_ptr<B>)); //sp2.use_count()==1
很显然,不是通过正常途径(拷贝构造,赋值运算),引用计数是不会正确增长的。
 
条款15 使用BOOST预定义的宏去改变shared_ptr行为。
 
shared_ptr行为由类似BOOST_SP_DISABLE_THREADS这样的宏控制。需要去学习他们到底是干什么的。
大师Andrei Alexandrescu设计了一种基于模板策略设计模式的智能指针,通过几个模板参数去定制化
智能指针的行为。Boost却不以为然,官方解释是:需要统一的接口,这样利于大规模书写。
smart_ptr<T,OwnershipPolicy,ConversionPolicy,CheckingPolicy,StoragePolicy> sp(new T);
上述接口缺点是外形复杂,看上去像个大花脸。优点是客户程序员可以轻易的定制行为。
 
条款17 构造函数里调用shared_from_this抛例外
 
class Holder:public enable_shared_from_this<Holder>{
public:
    Holder() {
        shared_ptr<Holder> sp = shared_from_this();
        int x = sp.use_count();
    }
};
同前面条款5,不符合enable_shared_from_this使用前提。
 
总结:
学习了一天就总结出10多条条款,长期研究一下恐怕就出现条款100了。为什么还要使用shared_ptr呢?
有很多开源库用shared_ptr,而且shared_ptr具有“传染性”(某网友语:像毒品沾上就甩不掉),
抛开它就会有更严重的多龙治水现象。shared_ptr作为原生指针的替代品,能解决一定的内存泄露问题。
实际上初学原生指针时,每个人都遇到过野指针,删两次,忘记删除等问题。学习shared_ptr也会遇到。
shared_ptr的确能改善上述问题,并不能完全解决问题。shared_ptr可能在将来占主流,它最可能号令江湖,
否则一大堆auto_ptr,weak_ptr,原生指针,scoped_ptr共存就把人搞糊涂了。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.1
现在考虑如下一个资源从创建到销毁的过程:
{
int* pInt = new int(14);
...... // 此处有一系列代码
delete pInt;
}
  如果程序在......这些代码的执行中跳出了异常。这样导致程序不会运行到delete pInt2这里,这时资源泄露了。

  如何防止这种情况呢? 由此我们联想到类的构造和和类离开作用域时的自动析构.这就是资源获取即初始化技术。资源获取即初始化(RAII, Resource Acquisition Is Initialization)是指,当你

获得一个资源的时候,不管这个资源是对象、内存、文件句柄或者其它什么,你都要在一个对象的构造函数中获得它, 并且在该对象的析构函数中释放它。实现这种功能的类,我们就说它采用了"资源

获取即初始化(RAII)"的方式。这样的类常常被称为封装类。

下面为一个最简单的RAII:

class CMySingleLock 
{
public:
CMySingleLock()
{
     InitializeCriticalSection(&m_CritSec);
     EnterCriticalSection(&m_CritSec);
}

~CMySingleLock (void) 
{
     LeaveCriticalSection(&m_CritSec);
     DeleteCriticalSection(&m_CritSec);
}

private:
CRITICAL_SECTION     m_CritSec;
};

这样就可以这样调用:

{

CMySingleLock mySingleLock;

....处理变量

} // 此处mySingleLock已经离开作用域,自动解锁

  很多程序用到了该技术,如mutex, criticalSection. 这样,当你创建资源的时候就立即将它放入封装类对象构造函数(new出来的指针立即放入shared_ptr析造函数里), 当该对象离开作用域时,

对象析构函数会自动销毁资源(shared_ptr对象离开作用域时,会自动销毁指向的资源).

1.2
  shared_ptr是典型的资源获取即初始化技术。不过shared_ptr采用了更复杂一点RAII方式,因为它实现了引用计数。当创建资源的时候将它放入一个shared_ptr, shared_ptr内部记录对这种资源的引用次数为1次。当这个shared_ptr对象离开作用域时,引用次数减1,shared_ptr对象析构时,检查到引用次数为0了,就销毁资源:

{
boost::shared_ptr pInt(new int(14));
assert(pInt.use_count() == 1); // new int(14)这个指针被引用1次
...... // 此处有一系列代码

}    //pInt离开作用域, 所以new int(14)被引用次数为0. 指针被销毁。防止了

  此处及以下assert代码都会判断成功。如果......跳出异常。那么pInt也离开了作用域,指针照常还是被销毁,所以智能指针可以有效防止资源泄露。

考虑更多次的引用情况:

{

boost::shared_ptr pInt2;
assert(pInt2.use_count() == 0);   // temp2还没有引用指针

{

    boost::shared_ptr pInt1(new int(14));
    assert(pInt1.use_count() == 1); // new int(14)这个指针被引用1次

    pInt2 = pInt1;
    assert(pInt1.use_count() == 2); // new int(14)这个指针被引用2次
    assert(pInt2.use_count() == 2);
} //pInt1离开作用域, 所以new int(14)被引用次数-1

assert(pInt2.use_count() == 1);
} // pInt2离开作用域,引用次数-1,现在new int(14)被引用0次,所以销毁它

不管资源曾经被多少次引用。当它被引用0次时就会销毁。

1.3

  在shard_ptr使用中经常会发现,一个对象会有两次被析构的情况。其实这种是因为那个对象指针被两次当成shard_ptr构造函数里的参数。一定要避免这种现象。考虑如下代码:

{
int* pInt = new int(14);
boost::shared_ptr temp1(pInt);
assert(temp1.use_count() == 1);      // 用一个指针初始化temp1,temp1认为pInt只被它拥有。所以这个指针被引用1次

boost::shared_ptr temp2(pInt); // 用一个指针初始化temp2,temp2认为pInt只被它拥有。所以这个指针被引用1次
assert(temp2.use_count() == 1);

}   // temp1,temp2都离开作用域,它们都销毁pInt. pInt被销毁了两次!系统终于崩溃了 -_-


正确的做法是将原始指针赋给智能指针后,以后的操作都要针对智能指针了.

{
boost::shared_ptr temp1(new int(14)); // 资源获取即初始化
assert(temp1.use_count() == 1);

boost::shared_ptr temp2(temp1);
assert(temp2.use_count() == 2);

}   // temp1,temp2都离开作用域,引用次数变为0,指针被销毁

1.4
如果资源的创建销毁不是以new,delete的方式创建销毁怎么办?shared_ptr也可以指定删除器:

// FileCloser.h FileCloser删除器  
class FileCloser
{
public:
void operator()(FILE *pf)
{
    if (pf)
    {
      fclose(pf);
    }
}
};

// 某实现文件
{
boost::shared_ptr fp(fopen(pszConfigFile, "r"), FileCloser());    // 指定调用FileCloser函数对象销毁资源
}


1.5
  shared_ptr已经被即将到来的标准库技术报告所采纳,将成为tr1中的一员。为了以后更好的移植现有代码到C++新标准中。可以使用一个namespace的一个小技巧,在头文件StdAfx.h中声明(参考

Effective C++ Item 54):
namespace std

{

namespace tr1 = ::boost;           // namespace std::tr1 is an alias

}                                   // for namespace boost

这样就可以用如下方法写代码:

std::tr1::shared_ptr pInt(new int(14));

 

 

http://blog.csdn.net/lollipop_jin/article/details/8499530

 http://blog.csdn.net/lpmygod/article/details/38976603

 

 

 

 

 

 

 

posted @ 2015-11-19 22:03  jimshi  阅读(1994)  评论(0编辑  收藏  举报