C++中的循环引用

作者：袖梨 2022-06-25

虽然C++11引入了智能指针的，但是开发人员在与内存的斗争问题上并没有解放，如果我门实用不当仍然有内存泄漏问题，其中智能指针的循环引用缺陷是最大的问题。

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// main.cpp
// test
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// Created by 杜国超 on 17/9/9.
// Copyright © 2017年 杜国超. All rights reserved.
//
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
class CObjB;
class CObjA
{
public:
  CObjA() { cout << "CObjA Constructor..." << endl; }
  ~CObjA() { cout << "CObjA Destructor..." << endl; }
  shared_ptr m_pb; // 在A中引用B
};
class CObjB
{
public:
  CObjB() { cout << "CObjB Constructor..." << endl; }
  ~CObjB() { cout << "CObjB Destructor..." << endl; }
  shared_ptr m_pa; // 在B中引用A
};
int main() {
  shared_ptr tmpPa = make_shared();
  shared_ptr tmpPb = make_shared();
  tmpPa->m_pb = tmpPb;
  tmpPb->m_pa = tmpPa;
  std::cout << "CObjA referencr num:" << tmpPa.use_count() << endl;
  std::cout << "CObjB referencr num:" << tmpPb.use_count() << endl;
//  tmpPa->m_pb.reset();
//  tmpPb->m_pa.reset();
//  std::cout << "CObjA referencr num:" << tmpPa.use_count() << endl;
//  std::cout << "CObjB referencr num:" << tmpPb.use_count() << endl;
}

我们可以看到在出main函数作用域之前两个指针指向的内存并没有释放（指针指向的对象没有调用析构函数），我门把当前的引用数打印出来为2这个没有问题，为什么在函数结束时没有调用对象的析构函数呢？这就好像多线程之间的死锁一样，对象a想要析构但是发现对象b引用了自己所以就等待对象b析构不再引用自己，而b想要析构却发现对象a引用了自又等待a析构如此就导致两个指针指向的对象没有析构释放内存，这就是循环引用导致的内存问题。

如何证明这个结论呢，我们手动释放掉两个对象对对方的引用，就可以解除循环引用关系，正确析构对象了（把注释部分代码打开）。运行结果：

我门可以看到，调用reset函数释放引用关系后，指针的引用计数变为一，等到函数运行结束，两个shared指针生命周期结束调用析构函数，对象的引用计数减为0，对象内存释放。

但是如果每次都要手动解除引用来解决循环引用，那么智能指针似乎变成了傻子指针了，这时候还有一个东西能解决，那就是weak_ptr,它不会改变所共享的shared_ptr的引用计数，即使我门可以通过该指针访问它所指向的对象。

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// main.cpp
// test
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// Created by 杜国超 on 17/9/9.
// Copyright © 2017年 杜国超. All rights reserved.
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#include 
#include 
#include 
using namespace std;
class CObjB;
class CObjA
{
public:
  CObjA() { cout << "CObjA Constructor..." << endl; }
  ~CObjA() { cout << "CObjA Destructor..." << endl;}
  void Say() {cout << "CObjA Say..." << endl; }
  shared_ptr GetPb() {
    return m_pb.lock();
  }
public:
  weak_ptr m_pb; // 在A中引用B
};
class CObjB
{
public:
  CObjB() { cout << "CObjB Constructor..." << endl; }
  ~CObjB() { cout << "CObjB Destructor..." << endl; }
  void Say() {cout << "CObjB Say..." << endl; }
  shared_ptr GetPa() {
    return m_pa.lock();
  }
public:
  weak_ptr m_pa; // 在B中引用A
};
int main() {
  shared_ptr tmpPa = make_shared();
  shared_ptr tmpPb = make_shared();
  tmpPa->m_pb = tmpPb;
  tmpPb->m_pa = tmpPa;
  std::cout << "CObjA referencr num:" << tmpPa.use_count() << endl;
  std::cout << "CObjB referencr num:" << tmpPb.use_count() << endl;
  if (tmpPa->GetPb()!= NULL){
    tmpPa->GetPb()->Say();
  }
  if (tmpPb->GetPa()!= NULL){
    tmpPb->GetPa()->Say();
  }
}