c++ enable_shared_from_this

本文探讨了`std::enable_shared_from_this`的作用,它如何解决对象被多次释放的问题,通过实例展示了如何正确使用它以确保资源安全。关键点在于理解引用计数和智能指针的行为,以及如何通过继承来防止资源错误释放。

        std::enable_shared_from_this 是一个类模板,那它是用来干嘛的呢?光看它的名字可能可以猜出它是:返回指向当前对象的shared_ptr智能指针。在说明它的作用前我们可以看一下如下代码:

#include <memory>
#include <iostream>

class A
{
public:
    A()
    {
        std::cout << "A()" << std::endl;
    }

    ~A()
    {
        std::cout << "~A()" << std::endl;
    }

    std::shared_ptr<A> getSharedPtr()
    {
        std::shared_ptr<A> ptr(this);
        return ptr;
    }
};


int main()
{
    std::shared_ptr<A> ptr1(new A());
    std::shared_ptr<A> ptr2 = ptr1->getSharedPtr();

    return 0;
}

类 A 中有一个函数 getSharedPtr() 函数,用于返回指向当前对象的一个智能打针,就是用 this 构造了一个智能指针进行返回,我们看一下这样会不会有问题呢?执行结果如下:

 

执行没有异常,那这样用是正确的吗?在回答前我们再来看一下修改的代码:

#include <memory>
#include <iostream>

class A
{
public:
    A(): mPtr(new int(10))
    {
        std::cout << "A(), *mPtr = " << *mPtr <<std::endl;
    }

    ~A()
    {
        std::cout << "~A()" << std::endl;
        delete mPtr;
        mPtr = nullptr;
    }

    std::shared_ptr<A> getSharedPtr()
    {
        std::shared_ptr<A> ptr(this);
        return ptr;
    }
private:
    int *mPtr;
};


int main()
{
    std::shared_ptr<A> ptr1(new A());
    std::shared_ptr<A> ptr2 = ptr1->getSharedPtr();


    return 0;
}

 类 A 里多加了一个指针成员变量 mPtr,同时在构造函数里 mPtr 指向了 new 出来的内存空间,初始化为 10;在析构函数里 delete mPtr,这些都属于正常操作,那执行结果如何呢?

 可以看出是 free 了无效的指针导致程序崩溃。我们应该能看到是重复释放的问题,这里我们将裸指针赋给了智能指针,这样做潜在的危险就是对象被多次释放。我们加两行打印看一下,打印出智能指针的引用计数是怎样的:

#include <memory>
#include <iostream>

class A
{
public:
    A(): mPtr(new int(10))
    {
        std::cout << "A(), *mPtr = " << *mPtr <<std::endl;
    }

    ~A()
    {
        std::cout << "~A()" << std::endl;
        delete mPtr;
        mPtr = nullptr;
    }

    std::shared_ptr<A> getSharedPtr()
    {
        std::shared_ptr<A> ptr(this);
        return ptr;
    }
private:
    int *mPtr;
};


int main()
{
    std::shared_ptr<A> ptr1(new A());
    std::shared_ptr<A> ptr2 = ptr1->getSharedPtr();

    std::cout << ptr1.use_count() << std::endl;
    std::cout << ptr2.use_count() << std::endl;

    return 0;
}

 智能指针 ptr1 和 ptr2 的引用计数都是 1,说明它们指向的不是同一个资源(这里可能会有人疑惑两个智能指针指向同一个地址,怎么引用计数没有增加呢?而且在 shared_ptr 的实现中,是不是只在拷贝构造和赋值操作operator=才会增加引用计数呢?)。所以这里两个智能指针,释放两次,而这两次释放的是同一个地址,所以崩溃了。那 enable_shread_from_this 的作用就是解决这个问题,使用如下:

#include <memory>
#include <iostream>

class A: public std::enable_shared_from_this<A>
{
public:
    A()
    {
        std::cout << "A()" << std::endl;
    }

    ~A()
    {
        std::cout << "~A()" << std::endl;
        delete ptr;
        ptr = nullptr;
    }

    std::shared_ptr<A> getSharedPtr()
    {
        return shared_from_this();
    }
private:
    int *ptr;
};


int main()
{
    std::shared_ptr<A> ptr1(new A());
    std::shared_ptr<A> ptr2 = ptr1->getSharedPtr();

    std::cout << ptr1.use_count() << std::endl;
    std::cout << ptr2.use_count() << std::endl; 
    return 0;
}

我们看到,两个智能指针的引用计数都为2,这两个智能指针指向了相同的资源,在 main 函数退出后,两个智能指针释放,引用计数变为 0,资源释放正常。 

### C++ `std::enable_shared_from_this` 使用方法 `std::enable_shared_from_this` 是 C++ 标准库中的一个类模板,用于在继承它的类中提供 `shared_from_this()` 方法。该方法允许从一个普通指针或 `this` 指针安全地生成一个 `std::shared_ptr`,从而避免悬空指针问题[^1]。 以下是一个完整的示例代码,展示如何使用 `std::enable_shared_from_this`: ```cpp #include <iostream> #include <memory> // 定义一个继承自 std::enable_shared_from_this 的类 class Connection : public std::enable_shared_from_this<Connection> { public: void start() { // 使用 shared_from_this() 获取当前对象的 std::shared_ptr auto self = shared_from_this(); std::cout << "Connection started, use count: " << self.use_count() << std::endl; } }; int main() { // 创建一个 std::shared_ptr 指向 Connection 对象 auto conn = std::make_shared<Connection>(); // 调用 start() 方法 conn->start(); return 0; } ``` #### 关键点说明 - **继承与使用**:要使用 `std::enable_shared_from_this`,需要让目标类继承自它,并将自身作为模板参数传递给它。例如,`class Connection : public std::enable_shared_from_this<Connection>`[^2]。 - **`shared_from_this()` 方法**:该方法返回指向当前对象的 `std::shared_ptr`。调用此方法时,必须确保当前对象已经被至少一个 `std::shared_ptr` 管理,否则会抛出异常 `std::bad_weak_ptr`[^3]。 - **线程安全性**:`shared_from_this()` 在多线程环境中是线程安全的,因为它依赖于 `std::shared_ptr` 的内部引用计数机制[^1]。 #### 示例解释 在上述代码中,`Connection` 类继承了 `std::enable_shared_from_this<Connection>`,这使得我们可以在成员函数中使用 `shared_from_this()` 来获取指向当前对象的 `std::shared_ptr`。在 `main()` 函数中,通过 `std::make_shared<Connection>()` 创建了一个 `std::shared_ptr`,并调用了 `start()` 方法。`start()` 方法内部使用 `shared_from_this()` 获取当前对象的 `std::shared_ptr` 并打印其引用计数。 --- ### 注意事项 1. **对象必须由 `std::shared_ptr` 管理**:只有当对象被至少一个 `std::shared_ptr` 管理时,才能安全地调用 `shared_from_this()`。如果对象仅通过裸指针创建,则调用 `shared_from_this()` 会导致未定义行为。 2. **避免循环引用**:在使用 `std::enable_shared_from_this` 时,需要注意避免因不当使用 `std::shared_ptr` 导致的循环引用问题。例如,在回调函数中存储 `std::shared_ptr` 可能会导致对象无法被正确销毁[^1]。 ---
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