【C++】shared_ptr的线程安全及循环引用问题

std::shared_ptr的线程安全问题

shared_ptr的线程安全分为两方面：

1. 智能指针对象中引用计数是多个智能指针对象共享的，两个线程中智能指针的引用计数同时++或--，这个操作不是原子的，引用计数原来是1，++了两次，可能还是2，这样引用计数就错乱了。会导致资源未释放或者程序崩溃的问题。所以智能指针中引用计数++、--是需要加锁的，也就是说引用计数的操作是线程安全的。
2. 智能指针管理的对象存放在堆上，两个线程同时去访问，会导致线程安全问题。

在我们前面所写的shared_ptr中，我们在进行AddRefCount操作时，进行了加锁和解锁，如果想要看看引用计数线程安全问题，去掉这里的锁即可。

std::shared_ptr的循环引用

struct ListNode
{
	int _data;
	shared_ptr _prev;
	shared_ptr _next;

	~ListNode()
	{
		cout << "~ListNode()" << endl;
	}
};
int main()
{
	shared_ptr node1(new ListNode);
	shared_ptr node2(new ListNode);
	cout << node1.use_count() << endl;
	cout << node2.use_count() << endl;

	node1->_next = node2;
	node2->_prev = node1;

	cout << node1.use_count() << endl;
	cout << node2.use_count() << endl;
	return 0;
}

分析如下：

1. node1和node2两个智能指针对象指向两个节点，引用计数变成1，我们不需要手动delete；
2. node1的_next指向node2，node2的_prev指向node1，引用计数变为2；
3. node1和node2析构，引用计数减到1，但是_next还指向下一个节点，__prev还指向上一个节点；
4. 也就是说_next析构了，node2就释放了；
5. 同样_prev析构了，node1就释放了；
6. 但是_next属于node1的成员，node1释放了，_next才会析构，而node1由_prev管理，_prev属于node2的成员，所以这就叫循环引用，谁都不会释放。

解决方案：

在引用计数的场景下，把节点中的_prev和_next改成weak_ptr就可以了

原理：node1->_next = node2；和node2->_prev = node1; 时，weak_ptr的_next和_prev不会增加node1和node2的引用计数。

struct ListNode
{
	int _data;
	weak_ptr _prev;
	weak_ptr _next;
	~ListNode()
	{
		cout << "~ListNode()" << endl;
	}
};
int main()
{
	shared_ptr node1(new ListNode);
	shared_ptr node2(new ListNode);
	cout << node1.use_count() << endl;
	cout << node2.use_count() << endl;

	node1->_next = node2;
	node2->_prev = node1;

	cout << node1.use_count() << endl;
	cout << node2.use_count() << endl;
	return 0;
}