快捷導(dǎo)航

C++中Boost的智能指針weak_ptr

更新時(shí)間：2022年07月05日 09:39:07 作者：天方

這篇文章介紹了C++中Boost的智能指針weak_ptr，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)。對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值，需要的朋友可以參考下

循環(huán)引用：

引用計(jì)數(shù)是一種便利的內(nèi)存管理機(jī)制，但它有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，那就是不能管理循環(huán)引用的對(duì)象。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子如下：

#include <string>
#include <iostream>
#include <boost/shared_ptr.hpp>
#include <boost/weak_ptr.hpp>

class parent;
class children;

typedef boost::shared_ptr<parent> parent_ptr;
typedef boost::shared_ptr<children> children_ptr;

class parent
{
public:
    ~parent() { std::cout <<"destroying parent\n"; }

public:
    children_ptr children;
};

class children
{
public:
    ~children() { std::cout <<"destroying children\n"; }

public:
    parent_ptr parent;
};


void test()
{
    parent_ptr father(new parent());
    children_ptr son(new children);

    father->children = son;
    son->parent = father;
}

void main()
{
    std::cout<<"begin test...\n";
    test();
    std::cout<<"end test.\n";
}

運(yùn)行該程序可以看到，即使退出了test函數(shù)后，由于parent和children對(duì)象互相引用，它們的引用計(jì)數(shù)都是1，不能自動(dòng)釋放，并且此時(shí)這兩個(gè)對(duì)象再無法訪問到。這就引起了c++中那臭名昭著的內(nèi)存泄漏。

一般來講，解除這種循環(huán)引用有下面有三種可行的方法：

當(dāng)只剩下最后一個(gè)引用的時(shí)候需要手動(dòng)打破循環(huán)引用釋放對(duì)象。
當(dāng)parent的生存期超過children的生存期的時(shí)候，children改為使用一個(gè)普通指針指向parent。
使用弱引用的智能指針打破這種循環(huán)引用。

雖然這三種方法都可行，但方法1和方法2都需要程序員手動(dòng)控制，麻煩且容易出錯(cuò)。這里主要介紹一下第三種方法和boost中的弱引用的智能指針boost::weak_ptr。

強(qiáng)引用和弱引用

一個(gè)強(qiáng)引用當(dāng)被引用的對(duì)象活著的話，這個(gè)引用也存在（就是說，當(dāng)至少有一個(gè)強(qiáng)引用，那么這個(gè)對(duì)象就不能被釋放）。boost::share_ptr就是強(qiáng)引用。

相對(duì)而言，弱引用當(dāng)引用的對(duì)象活著的時(shí)候不一定存在。僅僅是當(dāng)它存在的時(shí)候的一個(gè)引用。弱引用并不修改該對(duì)象的引用計(jì)數(shù)，這意味這弱引用它并不對(duì)對(duì)象的內(nèi)存進(jìn)行管理，在功能上類似于普通指針，然而一個(gè)比較大的區(qū)別是，弱引用能檢測(cè)到所管理的對(duì)象是否已經(jīng)被釋放，從而避免訪問非法內(nèi)存。

boost::weak_ptr

boost::weak_ptr<T>是boost提供的一個(gè)弱引用的智能指針，它的聲明可以簡(jiǎn)化如下：

namespace boost {

    template<typename T> class weak_ptr {
    public:
        template <typename Y>
        weak_ptr(const shared_ptr<Y>& r);

        weak_ptr(const weak_ptr& r);

        ~weak_ptr();

        T* get() const;
        bool expired() const;
        shared_ptr<T> lock() const;
    };
}

可以看到，boost::weak_ptr必須從一個(gè)boost::share_ptr或另一個(gè)boost::weak_ptr轉(zhuǎn)換而來，這也說明，進(jìn)行該對(duì)象的內(nèi)存管理的是那個(gè)強(qiáng)引用的boost::share_ptr。boost::weak_ptr只是提供了對(duì)管理對(duì)象的一個(gè)訪問手段。

boost::weak_ptr除了對(duì)所管理對(duì)象的基本訪問功能（通過get()函數(shù)）外，還有兩個(gè)常用的功能函數(shù)：expired()用于檢測(cè)所管理的對(duì)象是否已經(jīng)釋放；lock()用于獲取所管理的對(duì)象的強(qiáng)引用指針。

通過boost::weak_ptr來打破循環(huán)引用

由于弱引用不更改引用計(jì)數(shù)，類似普通指針，只要把循環(huán)引用的一方使用弱引用，即可解除循環(huán)引用。對(duì)于上面的那個(gè)例子來說，只要把children的定義改為如下方式，即可解除循環(huán)引用：

class children
{
public:
    ~children() { std::cout <<"destroying children\n"; }

public:
    boost::weak_ptr<parent> parent;
};

最后值得一提的是,雖然通過弱引用指針可以有效的解除循環(huán)引用，但這種方式必須在程序員能預(yù)見會(huì)出現(xiàn)循環(huán)引用的情況下才能使用，也可以是說這個(gè)僅僅是一種編譯期的解決方案，如果程序在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了循環(huán)引用，還是會(huì)造成內(nèi)存泄漏的。因此，不要認(rèn)為只要使用了智能指針便能杜絕內(nèi)存泄漏。畢竟，對(duì)于C++來說，由于沒有垃圾回收機(jī)制，內(nèi)存泄漏對(duì)每一個(gè)程序員來說都是一個(gè)非常頭痛的問題。

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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