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[7]智能指针boost::weak_ptr

2017年12月22日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2655字 ⁄ 字号 评论关闭

【1】boost::weak_ptr简介
boost::weak_ptr属于boost库,定义在namespace boost中,包含头文件 #include<boost/weak_ptr.hpp>便可以使用。

【2】boost::weak_ptr详解
智能指针boost::scope_ptr和智能指针boost::shared_ptr就完全可以解决所有单个对象内存的管理问题。
为什么还多出一个boost::weak_ptr,是否还有某些案例我们没有考虑到呢?
回答:有。首先 boost::weak_ptr是专门为boost::shared_ptr而准备的。
有时候,我们只关心能否使用对象,并不关心内部的引用计数。
boost::weak_ptr是 boost::shared_ptr的观察者(Observer)对象,观察者?观察者怎么理解呢?
观察者意味着boost::weak_ptr只对boost::shared_ptr进行引用,而不改变其引用计数。
当被观察的boost::shared_ptr失效后,相应的boost::weak_ptr也随之失效。
那么,为什么需要这个观察者呢?那还得从循环引用谈起。
引用计数是一种便利的内存管理机制,但它有一个很大的缺点,那就是不能管理循环引用的对象。
示例代码如下:

#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";
}

运行该程序可以看到:即使退出了test函数后,由于parent和children对象互相引用,它们的引用计数都是1,不能自动释放,并且此时这两个对象再无法访问到。
这也就引起了C++中那臭名昭著的内存泄漏。

<1>一般来讲,解除这种循环引用有下面有三种可行的方法:
1. 当只剩下最后一个引用的时候需要手动打破循环引用释放对象。
2. 当parent的生存期超过children的生存期的时候,children改为使用一个普通指针指向parent。
3. 使用弱引用的智能指针打破这种循环引用。
虽然这三种方法都可行,但方法1和方法2都需要程序员手动控制,麻烦且容易出错。
下面主要介绍一下第三种方法和boost中的弱引用的智能指针boost::weak_ptr。 

<2>什么是强引用和弱引用?
一个强引用是指当被引用的对象仍活着的话,这个引用也存在(也就是说,只要至少有一个强引用,那么这个对象就不会也不能被释放)。boost::share_ptr就是强引用。
相对而言,弱引用当引用的对象活着的时候不一定存在。仅仅是当它自身存在的时的一个引用。
弱引用并不修改该对象的引用计数,这意味这弱引用它并不对对象的内存进行管理。
在功能上类似于普通指针,然而一个比较大的区别是,弱引用能检测到所管理的对象是否已经被释放,从而避免访问非法内存。

boost::weak_ptr boost::weak_ptr<T>是boost提供的一个弱引用的智能指针,它的声明可以简化如下:

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必须从一个boost::share_ptr或另一个boost::weak_ptr转换而来,这也说明,进行该对象的内存管理的是那个强引用的boost::share_ptr。
boost::weak_ptr只是提供了对管理对象的一个访问手段。
boost::weak_ptr除了对所管理对象的基本访问功能(通过get()函数)外,还有两个常用的功能函数:
1. expired() 用于检测所管理的对象是否已经释放;
2. lock() 用于获取所管理的对象的强引用指针。

<3>通过boost::weak_ptr来打破循环引用
由于弱引用不更改引用计数,类似普通指针,只要把循环引用的一方使用弱引用,即可解除循环引用。
对于上面的那个例子来说,只要把children的定义改为如下方式,即可解除循环引用:

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

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

【3】boost::weak_ptr总结
虽然通过弱引用指针可以有效的解除循环引用,但这种方式必须在程序员能预见会出现循环引用的情况下才能使用,也可以是说这个仅仅是一种编译期的解决方案。
如果程序在运行过程中出现了循环引用,还是会造成内存泄漏的。
因此,不要认为只要使用了智能指针便能杜绝内存泄漏。
毕竟,对于C++来说,由于没有垃圾回收机制,内存泄漏对每一个程序员来说都是一个非常头痛的问题。 

转载:http://www.cnblogs.com/TianFang/archive/2008/09/20/1294590.html

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