C++智能指針weak_ptr創(chuàng)建和使用詳解
std::weak_ptr 是 C++ 標(biāo)準(zhǔn)庫中的一個(gè)智能指針類，用于解決 std::shared_ptr 可能引發(fā)的循環(huán)引用問題。循環(huán)引用可能導(dǎo)致內(nèi)存泄漏，因?yàn)橐糜?jì)數(shù)無法降為零，從而無法釋放對象。
std::weak_ptr是一種弱引用，它允許你觀測由 std::shared_ptr 管理的對象，但不會(huì)增加對象的引用計(jì)數(shù)。換句話說，std::weak_ptr 不擁有所指向?qū)ο蟮乃袡?quán)，因此不會(huì)影響對象的生命周期。當(dāng) std::shared_ptr 管理的對象被銷毀后，對應(yīng)的 std::weak_ptr 會(huì)自動(dòng)失效，指向空值。
weak_ptr 創(chuàng)建和使用
- 我們不會(huì)直接創(chuàng)建 weak_ptr 去管理動(dòng)態(tài)對象
- weak_ptr 只能通過 shared_ptr 對象創(chuàng)建
- weak_ptr 引用 shared_ptr 對象時(shí)，并不會(huì)增加引用計(jì)數(shù)
- weak_ptr 不直接操作 shared_ptr 管理的對象，但允許間接操作 shared_ptr 管理的對象
#if 1
#include <iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
Person(int, int)
{
cout << "構(gòu)造函數(shù)" << endl;
}
void show()
{
cout << "Person::show 函數(shù)" << endl;
}
~Person()
{
cout << "析構(gòu)函數(shù)" << endl;
}
};
void test()
{
// weak_ptr 是對 shared_ptr 的輔助，其自身并不擁有資源所有權(quán)
shared_ptr<Person> sp1 = make_shared<Person>(10, 20);
// 通過拷貝 shared_ptr 對象創(chuàng)建 weak_ptr 對象
weak_ptr<Person> wp1(sp1);
// weak_ptr 使用時(shí)，不能直接訪問對象成員
// 必須使用 lock 方法返回一個(gè) shared_ptr 對象（會(huì)增加引用）
if (wp1.expired())
{
return;
}
auto sp2 = wp1.lock();
sp2->show();
// 可以將 shared_ptr 賦值給 weak_ptr 對象
weak_ptr<Person> wp2;
wp2 = sp1;
// weak_ptr 相當(dāng)于一個(gè)不增加引用的 shared_ptr
cout << "sp1:" << sp1.use_count() << endl;
cout << "sp2:" << sp2.use_count() << endl;
cout << "wp1:" << wp1.use_count() << endl;
cout << "wp2:" << wp2.use_count() << endl;
}
int main()
{
test();
return 0;
}
#endif構(gòu)造函數(shù) Person::show 函數(shù) sp1:2 sp2:2 wp1:2 wp2:2 析構(gòu)函數(shù)
shared_ptr 引用計(jì)數(shù)的缺陷
shared_ptr 以引用計(jì)數(shù)機(jī)制實(shí)現(xiàn)了對象共享，但是，引用計(jì)數(shù)機(jī)制本身存在一個(gè)自身難以解決的問題：循環(huán)引用。
#if 1
#include <iostream>
using namespace std;
// 雙向鏈表節(jié)點(diǎn)
class LinkNode
{
public:
LinkNode(int value)
{
cout << "LinkNode 構(gòu)造函數(shù)" << endl;
data = value;
}
~LinkNode()
{
cout << "LinkNode 析構(gòu)函數(shù)" << endl;
}
public:
int data;
shared_ptr<LinkNode> prev;
shared_ptr<LinkNode> next;
};
void test()
{
// 創(chuàng)建兩個(gè)鏈表節(jié)點(diǎn)
shared_ptr<LinkNode> node1(new LinkNode(10));
shared_ptr<LinkNode> node2(new LinkNode(20));
// 建立節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系
node1->next = node2;
node2->prev = node1;
}
int main()
{
test();
return 0;
}
#endif我們對鏈表節(jié)點(diǎn)使用 shared_ptr 進(jìn)行了管理，防止出現(xiàn)忘記釋放而導(dǎo)致的內(nèi)存泄漏。但是，通過程序運(yùn)行的結(jié)果看到，兩個(gè) LinkNode 只調(diào)用了構(gòu)造函數(shù)，并沒有調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，出現(xiàn)了內(nèi)存泄漏產(chǎn)生。
這是由于什么原因?qū)е碌哪兀?/p>
- 由于循環(huán)引用，導(dǎo)致兩個(gè) LinkNode 關(guān)聯(lián)的引用計(jì)數(shù)為 2
- 當(dāng) test 函數(shù)生命周期結(jié)束，node1 和 node2 的析構(gòu)函數(shù)調(diào)用，兩個(gè) LinkNode 對象引用計(jì)數(shù) -1，引用計(jì)數(shù)為 1
- 只有當(dāng) LinkNode 實(shí)際被銷毀時(shí)，才會(huì)調(diào)用 prev 和 next 的析構(gòu)函數(shù)。
第 2、3 點(diǎn)是一對矛盾的存在：
- 只有 prev 和 next 被銷毀，LinkNode 才會(huì)被真正釋放
- 只有兩個(gè) LinkNode 被釋放，prev 和 next 才會(huì)被銷毀
weak_ptr 使用示例
當(dāng)一個(gè)對象持有對另一個(gè)對象的引用，而后者又持有對前者的引用時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生循環(huán)引用。所以，要打破這種循環(huán)的話，可以使用在發(fā)生循環(huán)引用的地方使用弱引用。
#if 1
#include <iostream>
using namespace std;
// 雙向鏈表節(jié)點(diǎn)
class LinkNode
{
public:
LinkNode(int value)
{
cout << "LinkNode 構(gòu)造函數(shù)" << endl;
data = value;
}
~LinkNode()
{
cout << "LinkNode 析構(gòu)函數(shù)" << endl;
}
public:
int data;
// 使用 weak_ptr 代替 shared_ptr
weak_ptr<LinkNode> prev;
weak_ptr<LinkNode> next;
};
void test()
{
// 創(chuàng)建兩個(gè)鏈表節(jié)點(diǎn)
shared_ptr<LinkNode> node1(new LinkNode(10));
shared_ptr<LinkNode> node2(new LinkNode(20));
// 建立節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系
node1->next = node2;
node2->prev = node1;
}
int main()
{
test();
return 0;
}
#endif到此這篇關(guān)于C++智能指針weak_ptr創(chuàng)建和使用詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ weak_ptr使用內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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