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循环引用:

引用计数是一种便利的内存管理机制,但它有一个很大的缺点,那就是不能管理循环引用的对象。一个简单的例子如下:

#include <string>
#include <iostream>
#include <boost/shared_ptr.hpp>
#include <boost/weak_ptr.hpp>

class parent;
class children;

typedef boost::shared_ptr<parent> parent_ptr;
typedef boost::shared_ptr<children> children_ptr;

class parent
{
public:
    ~parent() { std::cout <<"destroying parent\n"; }

public:
    children_ptr children;
};

class children
{
public:
    ~children() { std::cout <<"destroying children\n"; }

public:
    parent_ptr parent;
};


void test()
{
    parent_ptr father(new parent());
    children_ptr son(new children);

    father->children = son;
    son->parent = father;
}

void main()
{
    std::cout<<"begin test...\n";
    test();
    std::cout<<"end test.\n";
}

运行该程序可以看到,即使退出了test函数后,由于parent和children对象互相引用,它们的引用计数都是1,不能自动释放,并且此时这两个对象再无法访问到。这就引起了c++中那臭名昭著的内存泄漏

一般来讲,解除这种循环引用有下面有三种可行的方法:

  1. 当只剩下最后一个引用的时候需要手动打破循环引用释放对象。
  2. 当parent的生存期超过children的生存期的时候,children改为使用一个普通指针指向parent。
  3. 使用弱引用的智能指针打破这种循环引用。

虽然这三种方法都可行,但方法1和方法2都需要程序员手动控制,麻烦且容易出错。这里主要介绍一下第三种方法和boost中的弱引用的智能指针boost::weak_ptr。

强引用和弱引用

一个强引用当被引用的对象活着的话,这个引用也存在(就是说,当至少有一个强引用,那么这个对象就不能被释放)。boost::share_ptr就是强引用。

相对而言,弱引用当引用的对象活着的时候不一定存在。仅仅是当它存在的时候的一个引用。弱引用并不修改该对象的引用计数,这意味这弱引用它并不对对象的内存进行管理,在功能上类似于普通指针,然而一个比较大的区别是,弱引用能检测到所管理的对象是否已经被释放,从而避免访问非法内存。

boost::weak_ptr

boost::weak_ptr<T>是boost提供的一个弱引用的智能指针,它的声明可以简化如下:

namespace boost {

    template<typename T> class weak_ptr {
    public:
        template <typename Y>
        weak_ptr(const shared_ptr<Y>& r);

        weak_ptr(const weak_ptr& r);

        ~weak_ptr();

        T* get() const;
        bool expired() const;
        shared_ptr<T> lock() const;
    };
}

可以看到,boost::weak_ptr必须从一个boost::share_ptr或另一个boost::weak_ptr转换而来,这也说明,进行该对象的内存管理的是那个强引用的boost::share_ptr。boost::weak_ptr只是提供了对管理对象的一个访问手段。

boost::weak_ptr除了对所管理对象的基本访问功能(通过get()函数)外,还有两个常用的功能函数:expired()用于检测所管理的对象是否已经释放;lock()用于获取所管理的对象的强引用指针。

通过boost::weak_ptr来打破循环引用

由于弱引用不更改引用计数,类似普通指针,只要把循环引用的一方使用弱引用,即可解除循环引用。对于上面的那个例子来说,只要把children的定义改为如下方式,即可解除循环引用:

class children
{
public:
    ~children() { std::cout <<"destroying children\n"; }

public:
    boost::weak_ptr<parent> parent;
};

最后值得一提的是,虽然通过弱引用指针可以有效的解除循环引用,但这种方式必须在程序员能预见会出现循环引用的情况下才能使用,也可以是说这个仅仅是一种编译期的解决方案,如果程序在运行过程中出现了循环引用,还是会造成内存泄漏的。因此,不要认为只要使用了智能指针便能杜绝内存泄漏。毕竟,对于C++来说,由于没有垃圾回收机制,内存泄漏对每一个程序员来说都是一个非常头痛的问题。

posted on 2008-09-20 09:10 天方 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏