一：背景

上一篇我們聊到了C++ 的 auto_ptr ，有朋友說(shuō)已經(jīng)在 C++ 17 中被棄用了，感謝朋友提醒，今天我們來(lái)聊一下 C++ 11 中引入的幾個(gè)智能指針。

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1. unique_ptr

2. shared_ptr

3. weak_ptr

看看它們都怎么玩。

二：三大智能指針詳解

1. unique_ptr

上一篇在說(shuō) auto_ptr 的時(shí)候聊過(guò)一個(gè)術(shù)語(yǔ)叫 控制權(quán)轉(zhuǎn)移，言外之意就是下面的代碼會(huì) 訪問(wèn)違例 。

void test() {
	int* i = new int(10);

	auto_ptr<int> ptr1(i);
	auto_ptr<int> ptr2 = ptr1;  //將 ptr1 的控制臺(tái)送給了 ptr2

	cout << *ptr1 << endl;
}

int main() {
	test();
}

這段代碼用了賦值運(yùn)算符，可能是程序員的無(wú)心之舉，卻引來(lái)程序的崩潰，那能不能規(guī)避下這種 無(wú)心 的行為呢? 當(dāng)然是可以的，屏蔽掉 auto_ptr 中的賦值運(yùn)算符不就可以了哈，C++ 中的 unique_ptr 就是這么實(shí)現(xiàn)的，可以看下源碼。

class unique_ptr {

public:
	unique_ptr(const unique_ptr&) = delete;
	unique_ptr& operator=(const unique_ptr&) = delete;
};

可以看到，unique_ptr 將 =，復(fù)制構(gòu)造函數(shù) 都給屏蔽了，所以再硬寫的話，必然是報(bào)錯(cuò)。

2. shared_ptr

這個(gè)算是純正的 引用計(jì)數(shù)，高級(jí)語(yǔ)言中的 引用跟蹤 經(jīng)常會(huì)拿它做比較，說(shuō)它存在循環(huán)引用等各種問(wèn)題。

在循環(huán)引用之前，先說(shuō)下它的簡(jiǎn)單用法。

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();
}

再看下源碼，大概在內(nèi)部共同維護(hù)了對(duì) _Ref_count_base 引用。

class _Ref_count_base {
private:
	_Atomic_counter_t _Uses = 1;
	_Atomic_counter_t _Weaks = 1;
}

很顯然當(dāng)所有的析構(gòu)函數(shù)將 _Uses 降為 0 的時(shí)候就會(huì)對(duì) i 進(jìn)行釋放，參考源碼如下：

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，接下來(lái)看下循環(huán)引用，它最大的問(wèn)題就是讓 _Uses 永遠(yuǎn)也不會(huì)為 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();
}

接下來(lái)可以在 main 方法結(jié)束的地方觀察 a,b 所有的 heap 塊的內(nèi)存內(nèi)容是否被釋放? 可以清楚的看到還在那里。。. 如下圖所示：

這就是 循環(huán)引用 造成的問(wèn)題，這時(shí)候就需要用到 weak_ptr 了。

3. weak_ptr

弱引用就是它的引用不改變對(duì)原對(duì)象中 _Uses 的引用，接下來(lái)將 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;
};

從圖中可以看到，此時(shí) refcnt=1, 再觀察下地址 0x007f71a8 的內(nèi)容，可以發(fā)現(xiàn)已經(jīng)被釋放啦。

好了，今天我們就聊這么多，希望對(duì)大家有幫助。

網(wǎng)站標(biāo)題：聊聊 C++ 中的幾種智能指針 （下）
文章地址：http://chinadenli.net/article40/dsoigho.html

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