詳解C++ 中 shared_ptr weak_ptr

2022-07-23 14:01:50

shared_ptr

shared_ptr 是一個標準的共用所有權的智慧指標，允許多個指標指向同一個物件，定義在 memory 檔案中，名稱空間為 std。shared_ptr最初實現於Boost庫中，後由 C++11 引入到 C++ STL。shared_ptr 利用參照計數的方式實現了對所管理的物件的所有權的分享，即允許多個 shared_ptr 共同管理同一個物件。

std::shared_ptr<int> sp1 = new int();  // shared count = 1, weak count = 0
std::shared_ptr<int> sp2(sp1);         // shared count = 2, weak count = 0
std::shared_ptr<int> sp3 = sp2;        // shared count = 3, weak count = 0

std::weak_ptr<int> wp1(sp1);           // shared count = 3, weak count = 1
std::weak_ptr<int> wp2(wp1);           // shared count = 3, weak count = 2
std::weak_ptr<int> wp3 = wp2;          // shared count = 3, weak count = 3

shared_ptr weak_ptr 使用 reset 或者指向另一個 managed object導致 shared count或weak count相應的減一。

1.類繼承中使用shared_ptr

class Base {};
class Derived : public Base {};
......
shared_ptr<Derived> dp1(new Derived);
shared_ptr<Base> bp1 = dp1;
shared_ptr<Base> bp2(dp1);
shared_ptr<Base> bp3(new Derived);

2.casting shared_ptr

shared_ptr<Base> base_ptr (new Base);
shared_ptr<Derived> derived_ptr;
// if static_cast<Derived *>(base_ptr.get()) is valid, then the following is valid:
derived_ptr = static_pointer_cast<Derived>(base_ptr);

3.make_shared

使用shared_ptr = new int()，會導致兩次記憶體分配：int物件的記憶體分配跟shared_ptr內部的 manager object 一次記憶體分配。make_shared 對此進行了優化，一次性分配 int + manager object 記憶體空間大小。
make_shared 用法：

shared_ptr<Thing> p (make_shared<Thing>(42, "I'm a Thing!"));
shared_ptr<Base> bp(make_shared<Derived1>());     // shared_ptr中的 template引數與make_shared中的tmeplate引數可以不一樣（繼承關係）

使用 weak_ptr

void do_it(weak_ptr<Thing> wp){
shared_ptr<Thing> sp = wp.lock(); // get shared_ptr from weak_ptr
if(sp)
sp->defrangulate(); // tell the Thing to do something
else
cout << "The Thing is gone!" << endl;
}

也可以直接從weak_ptr構建shared_ptr，這個時間如果weak_ptr過期（通過 weak_ptr::expired() 可以查詢），則丟擲異常：

void do_it(weak_ptr<Thing> wp){
shared_ptr<Thing> sp(wp); // construct shared_ptr from weak_ptr
// exception thrown if wp is expired, so if here, sp is good to go
sp->defrangulate(); // tell the Thing to do something
}

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