c++ shared_ptr 使用注意事项. 1

2021-09-12 23:47:12

条款1：不要把一个原生指针给多个shared_ptr管理

int* ptr = new int;
shared_ptr<int> p1(ptr);
shared_ptr<int> p2(ptr); //logic error

ptr对象被删除了2次

这种问题比喻成“二龙治水”，在原生指针中也同样可能发生。

条款2：不要把this指针给shared_ptr

class Test{
public:
    void Do(){  m_member_sp =  shared_ptr<Test>(this);  }
private:
    shared_ptr<Test> m_member_sp;
};

Test* t = new Test;
shared_ptr<Test> local_sp(t);
p->Do();

发生什么事呢，t对象被删除了2次！

t对象给了local_sp管理，然后在m_member_sp = shared_ptr<Test>(this)这句里又请了一尊神来管理t。

这就发生了条款1里“二龙治水”错误。

条款3：不要让shared_ptr的循环引用.

//---------------------------------------------
class Dog;
class Animal{
public:
    ~Animal(){
        cout << "Animal Deconstructor" << endl;
    }
    shared_ptr<Dog> _dog;
};
//---------------------------------------------
class Dog{
public:
    ~Dog(){
        cout << "Dog Deconstructor" << endl;
    }
    shared_ptr<Animal> _animal;
};

//---------------------------------------------

int main(){

    shared_ptr<Dog> dog = make_shared<Dog>();
    shared_ptr<Animal> animal = make_shared<Animal>();

    dog->_animal = animal;
    animal->_dog = dog;

    cout << "--------------------------" << endl;

    ;
}

这样 Animal 和 Dog 都不会被回收.

解决办法,将 shared_ptr<Dog> _dog 或 shared_ptr<Animal> _animal 其中的一个换成 weak_ptr.

条款4：不要在函数实参里创建shared_ptr

function ( shared_ptr<int>(new int), g( ) ); //有缺陷

可能的过程是先new int，然后调g( )，g( )发生异常，shared_ptr<int>没有创建，int内存泄露

shared_ptr<int> p(new int());

f(p, g()); //Boost推荐写法

条款5：对象内部生成shared_ptr

前面说过，不能把this指针直接扔给shared_ptr. 但是没有禁止在对象内部生成自己的shared_ptr

//这是Boost的例子改的。

class Y: public boost::enable_shared_from_this<Y>

{

boost::shared_ptr<Y> GetSelf()

{

return shared_from_this();

}

};

原理是这样的。普通的（没有继承enable_shared_from_this）类T的shared_ptr<T> p(new T).

p作为栈对象占8个字节，为了记录（new T）对象的引用计数，p会在堆上分配16个字节以保存

引用计数等“智能信息”。share_ptr没有“嵌入(intrusive)”到T对象，或者说T对象对share_ptr毫不知

情。Y对象则不同，Y对象已经被“嵌入”了一些share_ptr相关的信息，目的是为了找到“全局性”的

那16字节的本对象的“智能信息”。

原理说完了，就是陷阱

Y y;

boost::shared_ptr<Y> p= y.GetSelf(); //无知的代码，y根本就不是new出来的

Y* y = new Y;

boost::shared_ptr<Y> p= y->GetSelf(); //似是而非，仍旧程序崩盘。

Boost文档说，在调用shared_from_this()之前，必须存在一个正常途径创建的shared_ptr

boost::shared_ptr<Y> spy(new Y)

boost::shared_ptr<Y> p = spy->GetSelf(); //OK

条款6 ：处理不是new的对象要小心。

int* pi = (int*)malloc(4)

shared_ptr<int> sp( pi ) ; //delete马嘴不对malloc驴头。

条款7：多线程对引用计数的影响。

如果是轻量级的锁，比如InterLockIncrement等，对程序影响不大

如果是重量级的锁，就要考虑因为share_ptr维护引用计数而造成的上下文切换开销。

1.33版本以后的shared_ptr对引用计数的操作使用的是Lock-Free（类似InterLockIncrement函数族）

的操作，应该效率不错，而且能保证线程安全（库必须保证其安全，程序员都没有干预这些隐藏事物的机会）。

Boost文档说read，write同时对shared_ptr操作时，行为不确定。这是因为shared_ptr本身有两个成员px，pi。

多线程同时对px读写是要出问题的。与一个int的全局变量多线程读写会出问题的原因一样。

条款8：对象数组用shared_array

int* pint = new int[100];

shared_array<int> p (pint );

既然shared_ptr对应着delete；显然需要一个delete[]对应物shared_array

条款9：学会用删除器

struct Test_Deleter

{

void operator ()( Test* p){ ::free(p); }

};

Test* t = (Test*)malloc(sizeof(Test));

new (t) Test;

shared_ptr<Test> sp( t , Test_Deleter() ); //删除器可以改变share_ptr销毁对象行为

有了删除器，shared_array无用武之地了。

template<class T>

struct Array_Deleter

{

void operator ()( T*){ delete[] p; }

};

int* pint = new int[100];

shared_ptr<int> p (pint, Array_Deleter<int>() );

条款10：学会用分配器

存放引用计数的地方是堆内存，需要16-20字节的开销。

如果大量使用shared_ptr会造成大量内存碎片。

shared_ptr构造函数的第3个参数是分配器，可以解决这个问题。

shared_ptr<Test> p( (new Test), Test_Deleter(), Mallocator<Test>() );

注意删除器Test_Deleter是针对Test类的。分配器是针对shared_ptr内部数据的。

Mallocator<Test>()是个临时对象（无状态的），符合STL分配器规约。

template <typename T>

class Mallocator {

//略。。。。。。

T * allocate(const size_t n) const {

return singleton_pool<T,sizeof(T)>::malloc();

}

//略。。。。。。

Mallocator传入Test，实际分配的类型确是

class boost::detail::sp_counted_impl_pda<class Test *,

struct Test_Deleter,

class Mallocator<class Test> >

这是用typeid(T).name()打印出来的。可能和rebind相关。

条款11 weak_ptr在使用前需要检查合法性。

weak_ptr<K> wp;

{

shared_ptr<K> sp(new K); //sp.use_count()==1

wp = sp; //wp不会改变引用计数，所以sp.use_count()==1

shared_ptr<K> sp_ok = wp.lock(); //wp没有重载->操作符。只能这样取所指向的对象

}

shared_ptr<K> sp_null = wp.lock(); //sp_null .use_count()==0;

因为上述代码中sp和sp_ok离开了作用域，其容纳的K对象已经被释放了。

得到了一个容纳NULL指针的sp_null对象。在使用wp前需要调用wp.expired()函数判断一下。

因为wp还仍旧存在，虽然引用计数等于0，仍有某处“全局”性的存储块保存着这个计数信息。

直到最后一个weak_ptr对象被析构，这块“堆”存储块才能被回收。否则weak_ptr无法直到自己

所容纳的那个指针资源的当前状态。

条款12 不要new shared_ptr<T>

本来shared_ptr就是为了管理指针资源的，不要又引入一个需要管理的指针资源shared_ptr<T>*

条款13 尽量不要get

class B{...};

class D : public B{ ...}; //继承层次关系

shared_ptr sp (new D); //通过隐式转换，储存D的指针。

B* b = sp.get(); //shared_ptr辛辛苦苦隐藏的原生指针就这么被刨出来了。

D* d = dynamic_cast<D*>(b); //这是使用get的正当理由吗？

正确的做法

shared_ptr spb (new D) ;

shared_ptr<D> spd = shared_dynamic_cast<D>(spb); //变成子类的指针

shared_ptr在竭尽全力表演的像一个原生指针，原生指针能干的事，它也基本上能干。

另一个同get相关的错误

shared_ptr<T> sp(new T);

shared_ptr<T> sp2( sp.get() ) ;//又一个“二龙治水”实例，指针会删2次而错误。

条款14 不要memcpy shared_ptr

shared_ptr sp1 (new B) ;

shared_ptr sp2;

memcpy(&sp2,&sp1,sizeof(shared_ptr)); //sp2.use_count()==1

很显然，不是通过正常途径（拷贝构造，赋值运算），引用计数是不会正确增长的。

条款15 使用BOOST预定义的宏去改变shared_ptr行为。

shared_ptr行为由类似BOOST_SP_DISABLE_THREADS这样的宏控制。需要去学习他们到底是干什么的。

大师Andrei Alexandrescu设计了一种基于模板策略设计模式的智能指针，通过几个模板参数去定制化

智能指针的行为。Boost却不以为然，官方解释是：需要统一的接口，这样利于大规模书写。

smart_ptr<T,OwnershipPolicy,ConversionPolicy,CheckingPolicy,StoragePolicy> sp(new T);

上述接口缺点是外形复杂，看上去像个大花脸。优点是客户程序员可以轻易的定制行为。

条款17 构造函数里调用shared_from_this抛例外

class Holder:public enable_shared_from_this<Holder>{

public:

Holder() {

shared_ptr<Holder> sp = shared_from_this();

int x = sp.use_count();

}

};

同前面条款5，不符合enable_shared_from_this使用前提。

总结：

学习了一天就总结出10多条条款，长期研究一下恐怕就出现条款100了。为什么还要使用shared_ptr呢？

有很多开源库用shared_ptr，而且shared_ptr具有“传染性”（某网友语：像毒品沾上就甩不掉），

抛开它就会有更严重的多龙治水现象。shared_ptr作为原生指针的替代品，能解决一定的内存泄露问题。

实际上初学原生指针时，每个人都遇到过野指针，删两次，忘记删除等问题。学习shared_ptr也会遇到。

shared_ptr的确能改善上述问题，并不能完全解决问题。shared_ptr可能在将来占主流，它最可能号令江湖，

否则一大堆auto_ptr,weak_ptr,原生指针，scoped_ptr共存就把人搞糊涂了。

内容转载自: http://blog.sina.com.cn/s/blog_62b4e3ff0100v1tc.html

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