c++【深度剖析shared_ptr】

shared_ptr解决了scoped_ptr管理单个对象的缺陷，且解决了防拷贝的问题。shared_ptr可以管理多个对象，并且实现了资源共享。

但是仍然存在一些问题，比如，我们熟悉的双向链表：

struct Node
{
Node(const int& value)
:_pNext(NULL)
,_pPre(NULL)
,_value(value)
{}
Node* _pNext;
Node* _pPre;
int _value;
};
这个双向链表对于shared_ptr会有什么影响呢？

1、shared_ptr的循环引用问题

先看如下代码：

#include<iostream>
using namespace std;
#include<boost/shared_ptr.hpp>
template<typename T>
class Node
{
public:
Node(const T& value)
:_pNext(NULL)
,_pPre(NULL)
_value(value)
{}
shared_ptr<Node<T>> _pNext;
shared_ptr<Node<T>> _pPre;
T _value;
};

void FunTest()
{
shared_ptr<Node<int>> sp1(new Node<int>(1));
shared_ptr<Node<int>> sp2(new Node<int>(2));
cout<<sp1.use_count()<<endl;
cout<<sp2.use_count()<<endl;
sp1->_pNext = sp2;
sp2->_pPre = sp1;
cout<<sp1.use_count()<<endl;
cout<<sp2.use_count()<<endl;
}

运行结果:



这就是shared_ptr实现的双向链表的模型，在此处引起了循环引用的问题。

如图：



当分别创建完sp1,sp2后，它们各自的use_count为1；当再次执行

sp1->_pNext = sp2;
sp2->_pPre = sp1;

这两句后，sp1,sp2的use_count分别加为2；

此时，析构对象时use_count会减为1；但不等于0，所以它不会释放，这就导致了循环引用问题。

那么如何解决循环引用问题呢？我们又引出了另外一个智能指针：weak_ptr(它是一个弱指针，用来和shared_ptr搭配使用的)

2、解决循环引用问题

#include<iostream>
using namespace std;
#include<boost/shared_ptr.hpp>
template<typename T>
class Node
{
public:
Node(const T& value)
:_value(value)
{}
T _value;
weak_ptr<Node<T>> _pNext;
weak_ptr<Node<T>> _pPre;
};

void FunTest()
{
shared_ptr<Node<int>> sp1(new Node<int>(1));
shared_ptr<Node<int>> sp2(new Node<int>(2));
cout<<sp1.use_count()<<endl;
cout<<sp2.use_count()<<endl;
sp1->_pNext = sp2;
sp2->_pPre = sp1;
cout<<sp1.use_count()<<endl;
cout<<sp2.use_count()<<endl;
}

运行结果：



其实，在shared_ptr和weak_ptr的引用计数的基类中，有两个计数：一个是_Uses,一个是_Weaks;

shared_ptr：当指向一片区域时，引用计数会使用_Uses来++;

weak_ptr:当指向一片区域时，引用计数会使用_Weaks来++;

最终看的还是use_count，使用weak_ptr时use_count仍为1；所以析构时可以成功释放。

3、定置删除器

原理：对于像文件类型的指针，用shared_ptr释放时，无法释放，因为在底层没有对文件指针的直接释放,所以得自己手动将其close掉。

void FunTest()

{
FILE* file = fopen("1.txt","r");
shared_ptr<FILE> sp(file);

}

这时，就要使用我们的定置删除器：（此处用了STL的六大组件之一-----仿函数）

//成功的关闭文件：

#include<iostream>
using namespace std;
#include<boost/shared_ptr.hpp>

struct FClose
{
void operator()(FILE *file)
{
fclose(file);
cout<<"fclose()"<<endl;
}
};

void FunTest()
{
FILE* file = fopen("1.txt","w");
shared_ptr<FILE> sp(file,FClose());
}

//类似的，对于我们malloc出来的空间，需要free掉时，同样也可以用仿函数的形式：

struct Free
{
void operator()(void *ptr)
{
free(ptr);
cout<<"free()"<<endl;
}
};
void FunTest()
{
int *p = (int *)malloc(sizeof(int));
shared_ptr<int> sp(p,Free());
}

4、冒泡排序的升级版（仿函数的形式）

有时候，当面试官让你写一个冒泡排序的时候，你不知道面试官到底让你写的是升序还是降序，此时就比较尴尬了哈，你可以问一下面试官也是可以的，当然还有一种更巧妙的方法就是：你可以用仿函数的方式，把两种方式都实现了，需要哪种用哪种即可。

#include<iostream>
using namespace std;
template<typename T>
class Greater
{
public:
bool operator()(const T&left,const T& right)
{
return left>right;
}
};
template<typename T>
class Less
{
public:
bool operator()(const T&left,const T& right)
{
return left<right;
}
};

template<typename T,typename Fun>
void BubbleSort(T arr[],size_t size)
{
for(size_t i = 0; i < size-1; i++)
{
for(size_t j = 0; j < size-i-1;++j)
{
if(Fun()(arr[j],arr[j+1]))
{
T tmp = arr[j];
arr[j] = arr[j+1];
arr[j+1] = tmp;
}
}
}

}
void FunTest()
{
int arr[] = {2,5,4,1,6,9,8,7};
BubbleSort<int,Greater<int>>(arr,sizeof(arr)/sizeof(arr[0]));
BubbleSort<int,Less<int>>(arr,sizeof(arr)/sizeof(arr[0]));
}
int main()
{
FunTest();
return 0;
}

如果可以写成这种程度，肯定会使面试官眼前一亮。哈哈