对象的强引用和弱引用

如何保证一个对象在释放后不会再被访问? 最简单的是使用带引用计数的智能指针,但是强引用会导致对象不会被释放。那么弱引用如何?弱引用允许对象被释放,弱引用必须先转成强引用才能对对象进行操作,如果转换失败,则表示对象已经被删除。


正好看到一篇文章“ 当析构函数遇到多线程──C++ 中线程安全的对象回调”,其大意是使用shared_ptr和weak_ptr来完成。对象必须使用shared_ptr来引用,weak_ptr必须先转成shared_ptr才能对对象进行操作。


几个相关的智能指针封装类

auto_ptr   可以自动完成指针的释放。问题是,auto_ptr允许复制,并且内部对象的归属就自动转移到新生成的auto_ptr对象上,现有auto_ptr就不能访问了,这很容易让人困惑和导致错误,也因此auto_ptr不能用于标准STL容器中(因为涉及元素拷贝)。  

scoped_ptr  跟auto_ptr的功能一样,但是不允许被复制,这样就避免了不小心导致的错误。

shared_ptr   跟auto_ptr和scoped_ptr不一样,shared_ptr允许复制,多个shared_ptr实例指向的是同一个内部对象,并通过引用计数来控制内部对象的生命周期。因为可以复制,所以shared_ptr可以用于标准STL容器中。

weak_ptr  跟shared_ptr一样,weak_ptr 也允许复制。但与shared_ptr锁住内部对象的生命周期不一样的是,weak_ptr允许shared_ptr指向的对象被释放。在对内部对象操作前,weak_ptr必须先转成shared_ptr(即先锁住内部对象避免被释放,如果锁定失败则意味着对象已经被释放了)。weak_ptr必须从shared_ptr构造得来,因为需要共享一些数据,要不怎么能转换呢。


要保证对象的析构安全,必须统一通过shared_ptr和weak_ptr来引用对象,不能直接使用裸指针。 现在的问题是如何保证线程安全,特别是从weak_ptr转成shared_ptr的瞬间。

关键是如下操作引用计数的代码,add_ref_lock必须保证在use_count_ 不为零的时候加一成功!代码很精妙。


    bool add_ref_lock() // true on success
    {
        for( ;; )
        {
            long tmp = static_cast< long const volatile& >( use_count_ );
            if( tmp == 0 ) return false;

#if defined( BOOST_MSVC ) && BOOST_WORKAROUND( BOOST_MSVC, == 1200 )

            // work around a code generation bug

            long tmp2 = tmp + 1;
            if( BOOST_INTERLOCKED_COMPARE_EXCHANGE( &use_count_, tmp2, tmp ) == tmp2 - 1 ) return true;

#else

            if( BOOST_INTERLOCKED_COMPARE_EXCHANGE( &use_count_, tmp + 1, tmp ) == tmp ) return true;

#endif
        }
    }

    void release() // nothrow
    {
        if( BOOST_INTERLOCKED_DECREMENT( &use_count_ ) == 0 )
        {
            dispose();
            weak_release();
        }
    }

### Java 强引用弱引用解释 #### 强引用 强引用是最常见的引用类型。只要某个对象具有至少一个强引用,该对象就不会被垃圾回收机制回收。即使内存不足触发了垃圾收集过程,拥有强引用对象也不会被清理掉[^2]。 ```java Object strongRef = new Object(); // 创建了一个强引用实例 ``` 当方法执行完毕后,如果强引用仅存在于局部范围内,则会随着栈帧弹出而消失,使得原本由其指向的对象成为可回收状态;而对于全局级别的强引用来说,在不再需要这些资源的时候应当显式设置为`null`以便及时释放它们占用的空间。 #### 弱引用 (Weak Reference) 相比之下,弱引用不会阻止所关联对象被当作垃圾回收的目标。一旦发生GC活动且没有任何其他形式(比如强引用)保持对该实体的有效访问路径时,它就可以随时被销毁并且回收其所占有的空间。为了方便管理这类特殊性质的链接关系,Java 提供了 `WeakReference<T>` 类用于创建这样的连接方式: ```java import java.lang.ref.WeakReference; // 使用 WeakReference 来持有对 obj 的弱引用 WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<>(new Object()); ``` 值得注意的是,由于弱引用的存在并不会影响目标对象的生命期,因此在某些特定应用场景下非常有用——例如缓存实现中可以利用这一点自动移除那些已经失去外部可达性的条目数据结构[^4]。
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