智能指针与循环引用

c++11中引入了之前在boost库中的智能指针，智能指针有三种shared_ptr, weak_ptr, unique_ptr。

引入智能指针的作用是为了保证在出现异常时，也能保证堆内存会被释放掉，如下面代码：

void fun() {
    T *t = new T();
    //do something
    delete t;
    return;
}

在do something的时候，如果出现了异常或者其他原因，导致提前结束离开函数，那么new出来的内存将不会被释放。而使用智能指针管理这块内存时，会通常会在智能指针本身被析构时，正确的释放这个new出来的内存。

其中shared_ptr用于共享某一块内存，shared_ptr维护了一个足够大的引用计数，保证在引用计数归0时正确的释放掉堆中的内存，但是仅仅使用shared_ptr是不够的，如下面的代码：

class B;
class A {
public:
    shared_ptr<B> p;
};

class B {
public:
    shared_ptr<A> p;
};

int main() {
    while (true) {
        shared_ptr<A> pa(new A());
        shared_ptr<B> pb(new B());
        pa->p = pb;
        pb->p = pa;
    }
    return 0;
}

在while循环中，先是在栈中构造了两个智能指针，分别管理两块堆内存，记为A, B。然后两个赋值语句，使得在shared_ptr中，A，B的引用计数均为2，所以在析构掉pa与pb时，他们的引用计数都没能到达0，于是发生了循环引用，于是开始内存泄露，用不了多久内存爆炸程序死掉，运气不好还会死机> , <

 

解决方案也很简单，将类A,B中的一个shared_prt改为weak_ptr即可，weak_ptr不会增加shared_ptr的引用计数，所以在pa,pb中会有一个的引用计数为1，在它析构时，会正确的释放掉内存。

所以shared_ptr是用来共享内存，而weak_ptr是用来避免循环引用的。 使用weak_ptr时需要用lock检查weak_ptr保存的指针是否有效。

 

此外unique_ptr是一种特殊的shared_ptr，它的拷贝构造函数以及拷贝运算符是删除的，这意味着当我们这样初始化一个unique_ptr时，它会独占内存：

unique_ptr up(new T());

我们丢失了原生指针，而且unique_ptr不能复制，当然如果非得作死这么写也是不会报错的：

T *p = new T();

unique_ptr up1(p);

unique_ptr up2(p);

这样两个unique_ptr有了同样的原生指针- -！但是这么写毫无意义。

值得注意的是unique_ptr虽然不支持拷贝，但是是支持移动的，所以它通常这么用：

unique_ptr<int> fun() {
    unique_ptr<int> up(new int(999));
    return up;
}
int main() {
    unique_ptr<int> up = fun();
    return 0;
}

保证指针唯一的情况下，还能传递内存的所有权。