【智能指针】C++智能指针循环引用问题分析

C++11中引入了三种智能指针，分别是shared_ptr、weak_ptr和unique_ptr

智能指针的作用

智能指针可以帮助我们管理动态分配的堆内存，减少内存泄漏的可能性
手动管理堆内存有引起内存泄漏的可能，比如这段代码

try {
    int* p = new int;
    // Do something
    delete p;
} catch(...) {
    // Catch exception
}

如果在执行Do something的时候发生了异常，那么程序就会直接跳到catch语句捕获异常，delete p这句代码不会被执行，发生了内存泄漏
我们把上面的程序改成

try {
    shared_ptr p(new int);
    // Do something
} catch(...) {
    // Catch exception
}

当执行Do something的时候发生了异常，那么try块中的栈对象都会被析构。因此代码中p的析构函数会被调用，引用计数从1变成0，通过new分配的堆内存被释放，这样就避免了内存泄漏的问题

循环引用问题

虽然智能指针会减少内存泄漏的可能性，但是如果使用智能指针的方式不对，一样会造成内存泄漏。比较典型的情况是循环引用问题，比如这段代码

class B; // 前置声明
class A {
public:
    shared_ptr ptr;
};

class B {
public:
    shared_ptr ptr;
};

int main()
{
    while(true) {
        shared_ptr pa(new A());
        shared_ptr pb(new B());
        pa -> ptr = pb;
        pb -> ptr = pa;
    }
    return 0;
}

这个程序中智能指针的引用情况如下图

上图中，class A和class B的对象各自被两个智能指针管理，也就是pa和pb引用计数都为2，为什么是2？

因为shared_ptr是一组指针指向一个实例，所以有几个shared_ptr指向类A，则类A就有几次引用。，class B对象同理。

在这种情况下，在main函数中一个while循环结束的时候，pa和pb的析构函数被调用，但是class A对象和class B对象仍然被一个智能指针管理，pa和pb引用计数变成1，于是这两个对象的内存无法被释放，造成内存泄漏，如下图所示

解决方法weak_ptr

std::weak_ptr

避免shared_ptr内存泄漏的利器。

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smart pointer 三兄弟性格各异。unque_ptr是独来独往，shared_ptr是左拥右抱，而weak_ptr生来就不是为了单打独斗，了解之后你会发现他总是和shared_ptr出双入对。

weak_ptr为什么存在？

特性：

不可使用* 和 ->访问对象

被赋值，不会引起shared_ptr内部计数器值变化（我猜是它严格上来说不具备指针的能力---访问对象）

 

 所以，我们就可以用weak_ptr替代shared_ptr, 看例子。

#include 
#include 
using namespace std;

class B;
class A
{
public:
    A()
    {
        cout << "A's constructor ..." << endl;
    }
    ~A()
    {
        cout << "A's destructor ..." << endl;
    }

    std::weak_ptr weak_b;
};

class B
{
public:
    B()
    {
        cout << "B's constructor ..." << endl;
    }
    ~B()
    {
        cout << "B's destructor ..." << endl;
    }

    std::weak_ptr weak_a;
};

int main()
{
    std::shared_ptr aa = make_shared(); //aa->object A aa计数器 1
    std::shared_ptr bb = make_shared(); //bb->object B bb计数器 1

    aa->weak_b = bb; //计数器还是1哦
    bb->weak_a = aa; //计数器还是1哦

    return 0;
}

 

object A & B都被成功析构（销毁）了。那么循环引用导致shared_ptr发生内存泄漏的问题迎刃而解！

原因是：weak_ptr不会增加shared_ptr的计数器，从而离开mian函数作用域时，shared_ptr aa & bb 计数器都 -1 ，成为0， 具备销毁条件，调用析构函数销毁自己和所指对象

至此，我们终于可以说weak_ptr具备避免内存泄漏的功能了！！！

https://www.cnblogs.com/yocichen/p/10563124.html