【C++】shared_ptr的环状引用问题

---

一、环状引用

举个栗子：

#include <iostream>
#include <memory>
//环形引用
class B;
class A
{
public:
	shared_ptr<B> _b;
	A() { cout << "A()" << endl; }
	~A() { cout << "~A()"<< endl; }
};

class B
{
public:
	shared_ptr<A> _a;
	B() { cout << "B()" << endl; }
	~B() { cout << "~B()" << endl; }
};

void fun()
{
	shared_ptr<A> pa = make_shared<A>();
	shared_ptr<B> pb = make_shared<B>();

	pa->_b = pb;
	pb->_a = pa;
}
int main()
{
	fun();
	return 0;
}

运行结果：

一个很明显的错误：那就是内存泄漏了，调用了构造却没有调用析构函数。这就是环状引用带来的问题。

---

二、环状引用内存结构

我们分步骤进行构建：

可以看到关系还是十分的复杂。其主要原因出在析构上。

三、解决方案weak_ptr

为了使环状引用得到解决，使用weak_ptr便可以很好的处理这种情况。

下来看看weak_ptr是如何解决的

//环形引用
class B;
class A
{
public:
	weak_ptr<B> _b;
	A() { cout << "A()" << endl; }
	~A() { cout << "~A()" << endl; }
};

class B
{
public:
	weak_ptr<A> _a;
	B() { cout << "B()" << endl; }
	~B() { cout << "~B()" << endl; }
};

void fun2()
{
	shared_ptr<A> pa = make_shared<A>();
	shared_ptr<B> pb = make_shared<B>();
	pa->_b = pb;
	pb->_a = pa;
}
int main()
{
	fun2();
	return 0;
}

运行结果：

可以看到，所管理的对象在环形引用下也完成了资源的释放。成功解决了内存泄露的问题。我们通过构造和析构的过程对其进行分析。

---

四、weak_ptr环形引用结构图

（1）构造过程

（2）析构过程

shared_ptr析构函数：

~shared_ptr()
{
	if (_Ref != NULL && --_Ref->_Users == 0)
	{
		_deleter(_Ptr);
		if (--_Ref->_Weaks == 0)
		{
			delete _Ref;
		}
	}
}

weak_ptr析构函数：

~weak_ptr()
{
	if (_Rp != NULL && --_Rp->_Weaks == 0)
	{
		delete _Rp;
	}
}

第一步：析构pb，_a

第二步：析构pa，_b

可以看到在使用了弱引用的环状引用已经可以解决内存泄露的问题。