从shared_from_this引发的一个错误看weak_ptr的应用

从shared_from_this引发的一个错误看weak_ptr的应用

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关于循环引用的概念一直了解，但理解并不深入。一直在使用shared_ptr，直到在项目中编写一个资源管理类时，指针在层级间流转造成运行时抛出std::bad_weak_ptr。

在BS的《C++程序设计语言》中指出，应该尽量优先考虑使用std::unique_ptr而非std::shared_ptr。关于这一点，限于经验，在实际使用中总是很迷惑资源是否不会被共享。这个问题对我来说只能勤加思考，多多实践了。

关于循环引用的概念不多介绍，自行搜索即可。

问题

class CachePool;

class CConn final
{
public:
    CConn(const std::shared_ptr<CPool>& pCPool) 
    	: m_pCPool{pCPool}
    {  }
    ~CConn() { }
private:
    const std::shared_ptr<CPool> m_pCPool;
};




class CPool final
    : std::enable_shared_from_this<CPool>
{
    const int MAX_CACHE_CONN_CNT = 2;
public:
    CPool();
    ~CPool();

    int Init()
    {
    	for (int i = 0; i < m_cur_conn_cnt; ++i){
        	auto pConn = std::make_shared<CConn>(shared_from_this());
        	m_free_list.push_back(pConn);
    	}
    	return 0;
	}

private:
    int m_cur_conn_cnt = MAX_CACHE_CONN_CNT;
    std::list<std::shared_ptr<CConn>> m_free_list;
};

该代码在运行时抛出std::bad_weak_ptr异常。

可以看到该代码，在管理类CPool中拥有一个队列m_free_list中存储着资源类CConn的智能指针列表，而在资源类中拥有一个指向管理类的std::shared_ptr，用以访问管理类的接口，以提供对各个资源类都适用的信息。

以此形成循环引用。

解决方案

舍弃资源类中指向管理类的指针

可以将管理类中被资源类所需要的信息，在资源类的构造过程中传递给资源类，在资源类中以const &的形式进行存储与访问。

class CachePool;

class CConn final
{
public:
    CacheConn(const int& cur_conn_cnt;) 
    	: pool_cur_conn_cnt{cur_conn_cnt}
    {  }
    ~CacheConn() { }
private:
    const int& pool_cur_conn_cnt;
};




class CPool final
    : std::enable_shared_from_this<CachePool>
{
    const int MAX_CACHE_CONN_CNT = 2;
public:
    CachePool();
    ~CachePool();

    int Init()
    {
    	for (int i = 0; i < m_cur_conn_cnt; ++i){
        	auto pConn = std::make_shared<CConn>(m_cur_conn_cnt);
        	m_free_list.push_back(pConn);
    	}
    	return 0;
	}

private:
    int m_cur_conn_cnt = MAX_C_CONN_CNT;
    std::list<std::shared_ptr<CConn>> m_free_list;
};

这是一种限制性很大的解法。

其一，如果管理类中拥有的共享资源过多，导致资源类的参数列表过于繁冗。违反了接口简洁的设计原则。

其二，引用作为与指针类似概念的间接访问方式，拓展了资源的访问渠道，失去了std::shared_ptr提供的线程安全保障：

也就是说，在多线程情况下，裸资源的线程安全性转移在程序员手中来维护，需要在每个资源类的使用中进行同步，增大了很多工作量，以及复杂的同步性问题中的出错概率和效率损失。（很难保证加锁粒度对性能的影响是否比share_ptr更低）。

使用weak_ptr打破循环引用

class CachePool;

class CConn final
{
public:
    CConn(const std::weak_ptr<CPool>& pCPool) 
    	: m_pCPool{pCPool}
    {  }
    ~CConn() { }
private:
    const std::weak_ptr<CPool> m_pCPool;
};




class CPool final
    : std::enable_shared_from_this<CPool>
{
    const int MAX_CACHE_CONN_CNT = 2;
public:
    CachePool();
    ~CchePool();

    int Init()
    {
    	for (int i = 0; i < m_cur_conn_cnt; ++i){
        	auto pConn = std::make_shared<CConn>(weak_from_this());
        	m_free_list.push_back(pConn);
    	}
    	return 0;
	}

private:
    int m_cur_conn_cnt = MAX_CACHE_CONN_CNT;
    std::list<std::shared_ptr<CConn>> m_free_list;
};

编译通过。