shared_ptr使用场景、陷阱、性能分析,使用建议
1.std::shared_ptr使用场景
#include <iostream>
#include <memory>using namespace std;shared_ptr<int> create0(int value) {return make_shared<int>(value); // 返回一个shared_ptr
}//void myfunc(int value) {
shared_ptr<int> myfunc(int value) {shared_ptr<int> ptmp = create0(10);//return; // 离开作用域后,ptemp会被自动释放,它所指向的内存也会自动释放return ptmp; // 系统是根据ptmp这个局部变量来产生一个临时的shared_ptr对象往回返
}int main() {//一:std::shared_ptr使用场景myfunc(12);// 如果这块不用shared_ptr变量来接收myfunc返回的结果,那么从myfunc返回的shared_ptr// 就会被销毁,所指向的对象也会被销毁auto p11 = myfunc(12);// 我们用了一个变量来接myfunc的返回值,那么myfunc返回的shared_ptr// 就不会被销毁,它所指向的对象也不会被销毁return 0;
}
二、std::shared_ptr使用陷阱分析:一旦用错,也是致命的
2.1慎用裸指针
避免使用匿名的临时shared_ptr<T>对象(Effective C++中写道)
#include <iostream>
#include <memory>using namespace std;void proc(shared_ptr<int> value) {
}int main() {int*p = new int(100); //裸指针//proc(p); // 语法错, int*p 不能转换成shared_ptr<int>//error: could not convert ‘p’ from ‘int*’ to ‘std::shared_ptr<int>’
#if 0shared_ptr<int> p2(p);proc(p2);
#endifproc(shared_ptr<int>(p)); // 参数是个临时的shared_ptr,用一个裸指针显示的构造*p = 45; // 潜在的不可预料的问题;因为p指向的内存已经被释放了return 0;
}
2.2慎用get()返回的指针
返回只能指针指向的对象所对应的裸指针(有些函数接口可能只能使用裸指针)
get返回的指针不能delete,否则会异常
#include <iostream>
#include <memory> using namespace std; int main() {
#if 0 shared_ptr<int> myp(new int(100)); int *p = myp.get(); delete p; // 不可以删除,会导致异常
#endif // 不能将其他智能指针绑到get返回的指针上 shared_ptr<int> myp(new int(100)); int *p = myp.get(); // 这个指针千万不能随意释放,否则myp就没办法正常管理该指针了 { shared_ptr<int> myp2(p);// 错误,现在myp和myp2引用计数都为1,但一旦跳出这个程序块,p指针指向的内存被释放 // shared_ptr<int> myp2; // myp2 = shared_ptr<int>(myp); // 错误 // shared_ptr<int> myp2(myp); // 正确 } // 离开上边myp2的范围,导致myp指向的内存被释放了 *myp = 65; //该内存已经被释放,这样复制会导致不可预料的后果 return 0;
}
结论:永远不要用get得到的指针来初始化另一个智能指针或者给另改一个智能赋值
2.3不要把类对象指针(this)作为shared_ptr返回,改用enable_shared_from_this
#include <iostream>
#include <memory> using namespace std; class CT: public enable_shared_from_this<CT> {
public: shared_ptr<CT> get_self() { // return shared_ptr<CT>(this); // 用裸指针初始化多个shared_ptr的感觉 return shared_from_this(); // 这个就是enable_shared_from_this类中的方法 }
}; int main() { shared_ptr<CT> pct1(new CT); // shared_ptr<CT> pct2 = pct1; // 这两个强饮用; shared_ptr<CT> pct2 = pct1->get_self(); cout << pct2.use_count() << endl; // 2 // get_self函数如果使用裸指针,会出现问题 // 用到c++标准库里边的类模板:enable_shared_from_this: // 现在,在外面创建CT对象的智能指针以及通过CT对象返回的this智能指针都是安全的 // 这个enable_shared_from_this中有一个弱指针weak_ptr,这个弱指针能够监视this // 在我们调用shared_from_this()这个方法时,这个方法内部实际上是调用weak_ptr的lock方法 // 大家都知道lock()会让shared_ptr指针计数+1,同时返回这个shared_ptr,这就是工作原理 return 0;
}
2.4避免循环引用:能够导致内存泄露
妖异的代码
#include <iostream>
#include <memory>using namespace std;class CB;
class CA {
public:shared_ptr<CB> m_pbs;~CA() {int test;test =1;cout << "~CA()" << endl;}
};class CB {
public://shared_ptr<CA> m_pas;weak_ptr<CA> m_pas; // 把这里变成弱引用~CB() {int test;test =1;cout << "~CB()" << endl;}
};int main() {
#if 0shared_ptr<CA> pca(new CA);shared_ptr<CB> pcb(new CB);pca->m_pbs = pcb; // 等价于指向CB对象的有两个强引用pcb->m_pas = pca; // 妖异,等价于指向CA对象的有两个强引用
#endifshared_ptr<CA> pca(new CA);shared_ptr<CB> pcb(new CB);pca->m_pbs = pcb; // 等价于指向CB对象的有两个强引用pcb->m_pas = pca; // 因为m_pas是弱引用,所以这里指向CA的对象只有一个强引用// 离开作用域之后,pca引用技术从1就变成0会释放CA对象(CA的析构函数被执行)// CA的析构函数被执行了(表示对象即将被释放),// 导致CA内的m_pbs引用技术会减1,也就是指向CB对象的引用技术-1// 超出pcb作用域时指向CB的计数也会-1,// 最终,会有一个时刻,指向CB对象的强引用计数从1较少到0,导致CB对象被释放 return 0;
}
三、性能说明
3.1尺寸问题
#include <iostream>
#include <memory>using namespace std;int main() {char *p;int lenp = sizeof(p); // 4字节cout << lenp << endl;shared_ptr<string> p1;int ilensp = sizeof(p1);cout << ilensp << endl; // 8字节,包含两个裸指针return 0;
}
shared_ptr的尺寸是裸指针的2倍;weak_ptr尺寸裸指针的2倍
a)第一个裸指针指向的是这个智能指针所指向的对象
b)第二个裸指针指向一个很大的数据结构(控制块),这个控制块里边有啥:
b.1)所指对象的强引用计数:shared_ptr
b.2)所指对象的弱引用计数:weak_ptr
b.3)其他数据,比如删除器指针,内存分配器
这个控制块是由第一个指向某个对象的shared_ptr创建的
控制块创建时机:
a)make_shared:分配并初始化一个对象,返回指向对象的shared_ptr,所以,这个make_shared它总是能够创建一个控制块
shared_ptr<int> p2 = make_shared<int>(100);
b)用裸指针来创建一个shared_ptr对象时
int*p = new int();
shared_ptr<int> p1(pi);
shared_ptr<int> p2(pi); // 不允许,否则会产生多个控制块,也就是多个引用计数(每个都是1);析构时析构多次,导致异常
3.2.移动语义
shared_ptr<int> p1(new int(100));
shared_ptr<int> p2(std::move(p1)); // 移动语义,移动构造一个新的智能指针p2// p1就不再指向该对象(变成空),引用计数依旧是1
shared_ptr<int> p3;
p3 = std::move(p2); // 移动赋值,p2指向空, p3指向该对象,整个对象的引用计数仍旧为1
移动肯定比复制快;复制你要增加引用技术,移动不需要,
移动构造函数快过复制构造函数,移动赋值运算符快过拷贝赋值运算符
4.补充说明和使用建议
a)掌握了绝大部分shared_ptr用法;小部分没讲解,靠大家摸索
分配器,解决了内存分配问题
shared_ptr<int> p((new int), mydeleted(), myallocator<int>())
b)谨慎使用
new shared_ptr<int>, memcpy() 奇怪用法,大家不要轻易尝试
c)优先使用make_shared(),不能让自己定义自己的删除器
shared_ptr<string> ps1(new string("I Love China!")); // 分配两次
auto ps2 = make_shared_<string>("I love Chind!"); // 分配1次内存
5.多线程下shared_ptr
(1)一个 shared_ptr 对象实体可被多个线程同时读取;
(2)两个 shared_ptr 对象实体可以被两个线程同时写入,“析构”算写操作;
(3) 如果要从多个线程读写同一个 shared_ptr 对象,那么需要加锁。
https://blog.csdn.net/solstice/article/details/8547547
(4)多线程的情况下,shared_ptr的use_count成员技数是不准确的。业务场景:如果使用use_count是否等于1,判断是否有其他线程在使用。是不正确的。
常用使用包括
- 与 0 比较。若
use_count
返回零,则智能指针为空且不管理对象(无论被存储指针是否为空)。多线程环境下,这不隐含被管理对象的析构函数已完成。 - 与 1 比较。若
use_count
返回 1 ,则无其他拥有者。(被弃用成员函数 unique() 为此使用情况提供。)多线程环境中,这不隐含对象可以安全修改,因为先前拥有者对被管理对象的访问可能未完成,而因为新的共享拥有者可以同时引入,例如用 std::weak_ptr::lock 。
https://zh.cppreference.com/w/cpp/atomic/memory_order
https://zh.cppreference.com/w/cpp/memory/shared_ptr/use_count
https://www.bookstack.cn/read/brpc-0.9.7-zh/90305fcdc498db34.md
多线程安全引用计数读写:https://github.com/apache/incubator-brpc/blob/master/src/butil/memory/scoped_ptr.h
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