【C++ 第二十章】使用 shared_ptr 会出现严重循环引用问题？

众所周知，智能指针 shared_ptr 能够允许拷贝行为，是因为其内部使用引用计数的方式，使得多个智能指针对象共享同一个资源（如果不了解 shared_ptr ，可以先自己了解学习一下）
而引用计数却可能引起循环引用的严重问题

代码引入

看下面这段代码：我们构建有一个双向链表节点类，并使用智能指针 shared_ptr 管理，当 main 函数结束时，main 函数栈帧销毁，会调用 shared_ptr 的析构函数，释放对应资源，从而打印语句："~ListNode"

但是运行下面这段代码，却无运行打印结果？？

cpp 复制代码

struct ListNode
{
	int _data;
	shared_ptr<ListNode> _prev;
	shared_ptr<ListNode> _next;

	ListNode(const int& data)
		:_data(data)
	{}
	~ListNode() {
		cout << "~ListNode" << '\n';
	}
};
int main() {
	shared_ptr<ListNode> lt1(new ListNode(10));
	shared_ptr<ListNode> lt2(new ListNode(20));

	lt1->_next = lt2;
	lt2->_prev = lt1;
	return 0;
}

解析原因

这是因为这里出现了循环引用的问题
循环引用：顾名思义，由于指针的指向，使得某组空间资源释放时，形成了循环的有向环，使得该组空间都无法完成真正的空间资源释放，最终导致内存泄漏

如何解决循环引用？

出现循环引用的本质是：节点释放后，这块节点空间就由另一个节点的 next 或 prev 指针管理，即没死透（没有真正释放），引用计数还是 1

当引用计数没到 0，这块空间资源都不会被销毁

而这块空间资源永远都被另一个节点中的 next 或 prev 指针管理，是引用计数不会到 0，也就不会销毁该空间

因此，需要针对 next 和 prev 指针下手

将 next 和 prev 指针设置成 weak_ptr 类型

该智能指针 weak_ptr 和其他一般的智能指针不同，这个指向空间资源时，不会增加这块空间资源的引用计数，相当于该指针不会作为某块空间释放的最后守门人，仅仅只是指向那块空间

关于弱指针 weak_ptr 及用其解决循环引用的问题

使用弱指针 weak_ptr 解决循环引用的问题

该指针是单纯的指向目标空间资源，而不会增加管理空间的引用计数，这样就不会导致释放节点时，因为管理权转移引发的循环引用问题

查看文档，发现 weak_ptr 的构造函数也可以接收 shared_ptr 对象，因此我们可以将上面代码节点类中的 _ next 和 _prev 设置成 weak_ptr 类型

cpp 复制代码

struct ListNode
{
	int _data;
	weak_ptr<ListNode> _prev;
	weak_ptr<ListNode> _next;

	ListNode(const int& data)
		:_data(data)
	{}
	~ListNode() {
		cout << "~ListNode" << '\n';
	}
};
int main() {

	shared_ptr<ListNode> lt1(new ListNode(10));
	shared_ptr<ListNode> lt2(new ListNode(20));


	lt1->_next = lt2;
	lt2->_prev = lt1;


	return 0;
}

这样就有打印结果了

弱指针 weak_ptr 存在的问题：

上面的产生另一个问题：当那块资源释放了，该弱指针就不就指向一块已经释放的空间，形成野指针了吗？

弱指针如何知道自己指向的那块资源是否还存在？

解决方法：弱指针内部也存有那块资源的引用计数，通过这个判断

使用函数 use_count 可以知道引用计数的大小

除了判断引用计数是否 = 0，还可以直接使用成员函数 expired 判断是否过期

【C++ 第二十章】使用 shared_ptr 会出现严重 循环引用 问题？