boost库在工作（11）引用计数的智能指针weak_ptr

由于boost库里的shared_ptr采用引用计数的技术，这个技术天生就存在一个缺陷，就是不能存在循环引用的情况，因为这个缺点，引用计数的技术一直没有用到垃圾回收的算法里。既然存在这方面的问题，作为C++强大的boost库，一定会想办法解决的。因此，就提出另外一个智能指针weak_ptr。这个智能指针只对引用的指针进行保存，但不增加引用指针的计数，因而它不对shared_ptr的指针具有拥有权，只有使用权，并且当shared_ptr的指针删除可以判断这个指针是否还有效。

 

我们先来看一个循环引用的例子，在这个例子里，由于循环引用导致shared_ptr的指针不会删除分配的内存，如下：

//循环引用shared_ptr,导致内存泄漏
class CObjB;
class CObjA
{
public:
	~CObjA()
	{
		std::cout << "~CObjA" << std::endl;
	}

	boost::shared_ptr< CObjB > m_pB;
};

class CObjB
{
public:
	~CObjB()
	{
		std::cout << "~CObjB" << std::endl;
	}

	boost::shared_ptr< CObjA > m_pA;
};

//使用weak_ptr
//软件开发人员： 蔡军生  2013-02-09
void TestCycle(void)
{
	//
	boost::shared_ptr< CObjA > pA(new CObjA);
	boost::shared_ptr< CObjB > pB(new CObjB);

	std::cout << "pA Count1:" << pA.use_count() << std::endl;
	std::cout << "pB Count1:" << pB.use_count() << std::endl;
	pA->m_pB = pB;

	std::cout << "pA Count2:" << pA.use_count() << std::endl;
	std::cout << "pB Count2:" << pB.use_count() << std::endl;

	pB->m_pA = pA;

	std::cout << "pA Count3:" << pA.use_count() << std::endl;
	std::cout << "pB Count3:" << pB.use_count() << std::endl;
}

在上面的例子里，当函数运行完成之后，发现并没有调用析构函数，运行的结果如下：

pA Count1:1

pB Count1:1

pA Count2:1

pB Count2:2

pA Count3:2

pB Count3:2

请按任意键继续. . .

 

由于循环引用存在，导致引用计数不再能减到0，因此不会释放内存，导致内存泄漏出现。接着再来看一下使用weak_ptr的例子，就不会出现这种情况，如下：

//采用weak_ptr打破循环引用
class CObjBW;
class CObjAW
{
public:
	~CObjAW()
	{
		std::cout << "~CObjAW" << std::endl;
	}

	boost::shared_ptr< CObjBW > m_pB;
};

class CObjBW
{
public:
	~CObjBW()
	{
		std::cout << "~CObjBW" << std::endl;
	}

	boost::weak_ptr< CObjAW > m_pA;
};

void TestWeakPtr(void)
{
	//
	boost::shared_ptr< CObjAW > pA(new CObjAW);
	boost::shared_ptr< CObjBW > pB(new CObjBW);

	std::cout << "pA Count1:" << pA.use_count() << std::endl;
	std::cout << "pB Count1:" << pB.use_count() << std::endl;
	pA->m_pB = pB;

	std::cout << "pA Count2:" << pA.use_count() << std::endl;
	std::cout << "pB Count2:" << pB.use_count() << std::endl;

	pB->m_pA = pA;

	std::cout << "pA Count3:" << pA.use_count() << std::endl;
	std::cout << "pB Count3:" << pB.use_count() << std::endl;
}

在这个例子里，跟前面的例子唯一的区别就是使用boost::weak_ptr，运行的结果如下：

pA Count1:1

pB Count1:1

pA Count2:1

pB Count2:2

pA Count3:2

pB Count3:2

请按任意键继续. . .

pA Count1:1

pB Count1:1

pA Count2:1

pB Count2:2

pA Count3:1

pB Count3:2

~CObjAW

~CObjBW

请按任意键继续. . .

 

从结果可以看到这个例子的对象会调用析构函数，因此对象也被正确地析构，表明对象的内存也回收了。

当我们发现程序有递归，或者循环引用的情况下，就需要小心智能指针shared_ptr的使用，合理地使用智能指针weak_ptr就可以避免出错。

智能指针weak_ptr还另外两个用处，当你只需要使用一下对象，但不想拥有对象生命周期，当对象删除时又得到通知。最后一个用处就是可以得到对象的指针是否有效的判断。