C++之shared_from_this用法以及类自引用this指针陷阱

文章介绍了C++中shared_ptr的工作原理,强调了不能同时使用shared_ptr和裸指针管理同一资源。接着讨论了enable_shared_from_this的作用,它解决了自定义类对象在需要自我引用时的引用计数问题,防止对象被意外双重释放。通过示例展示了enable_shared_from_this的正确用法。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

C++系列文章目录



前言

shared_ptr实现原理
shared_ptr 从 _Ptr_base 继承了 element_type 和 _Ref_count_base 类型的两个成员变量。

template<class _Ty>class _Ptr_base
{ 
private: 
        element_type * _Ptr{
            ptr
        }; // 指向资源的指针 
        _Ref_count_base * _Rep{
            ptr
        }; // 指向资源引用计数的指针
};

_Ref_count_base 中定义了原子类型的变量 _Uses 和 _Weaks,它们分别记录资源的引用个数和资源观察者的个数。

class __declspec(novtable) _Ref_count_base
{ 
    private:
         _Atomic_counter_t _Uses;//记录资源引用个数 
         _Atomic_counter_t _Weaks;//记录观察者个数
}

当要使用 shared_ptr 管理同一资源,调用 shared_ptr 的构造函数和拷贝构造函数是不一样的,它们虽然使得不同 shared_ptr 指向同一资源,但管理引用计数资源的方式却不一样。


一、为什么需要enable_shared_from_this

下面例子有什么问题?

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
 
int main(){
	shared_ptr<int> ptr1(new int(101)); 
	shared_ptr<int> ptr2(ptr1.get());//ptr1.get()返回ptr1保存对象的裸指针,ptr2会有新的计数器,不跟ptr1共享计数器
	cout << ptr1.use_count() << " " << ptr2.use_count() << " " << endl;
	//所以一定不要既用shared_ptr又用对象裸指针(p.get()相当于裸指针)即输出1 1
	cin.get();
	return 0;
}

在这里插入图片描述
通过上面的例子发现引用计数各自维护的是1,当两个对象ptr1、ptr2释放的时候会调用两次释放资源。

下面的例子是智能指针的正确用法:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
 
int main(){
	shared_ptr<int> ptr1(new int(101)); 
	shared_ptr<int> ptr2(ptr1);              //ptr1与ptr2共享引用技术2
	cout << ptr1.use_count() << " " << ptr2.use_count() << " " << endl;
	cin.get();
	return 0;
}

在这里插入图片描述
有时候自定义的类对象,需要自己引用计数,std::shared_ptr< T > (this),此时对象的引用计数也是各自维护一个计数1,因此是错误的用法,为了解决这个问题,引出来了 enable_shared_from_this。即当如果出现两个shared_ptr指针都指向同一对象,但是计数器不共享时,会导致对象被释放两次,程序出错了,就如同上面的例子。

为什么需要enable_shared_from_this
问题:为什么要这么麻烦,要继承一个继承enable_shared_from_this< T >模板对象,使用其中的成员函数shared_from_this(),直接使用:std::shared_ptr< TestA > getSharedFromThis() { return std::shared_ptr< TestA > (this); }

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include <memory>
 
using namespace std;
 
class TestB
{
public:
	TestB(){
		cout << "TestB create" << endl;
	}
	~TestB(){
		cout << "TestB destory" << endl;
	}
	shared_ptr<TestB> getSharedFromThis() { 
		return  shared_ptr<TestB> (this); 
	}
};
int main(){
	{
		shared_ptr<TestB> ptr3(new TestB());
		shared_ptr<TestB> ptr4 = ptr3->getSharedFromThis();
		cout << "ptr2 count: " << ptr3.use_count() << " ptr4 count: " << ptr4.use_count() << endl;
		//输出:ptr2 count: 1 ptr4 count: 1 然后会崩溃因为重复释放
	}
	cin.get();
	return 0;
}

两个shared_ptr的引用计数都是1,然后释放时,导致对象被释放两遍,导致程序崩溃。
为什么会这样,要从shared_ptr的原理说起;shared_ptr为什么能够在没有shared_ptr指针指向对象时释放对象?
因为所有指向同一个对象的shared_ptr指针共享同一个计数器,当有新的shared_ptr指向对象时,计数器+1,有shared_ptr销毁或者不再指向该对象时,计数器-1,当计数器为0时,对象被销毁。

如何会导致shared_ptr指向同一个对象,但是不共享引用计数器。是因为裸指针与shared_ptr混用,如果我们用一个裸指针初始化或者赋值给shared_ptr指针时,在shared_ptr内部生成一个计数器,当另外一个shared_ptr不用share_ptr赋值或者初始化的话,再次将一个裸指针赋值给另外一个shared_ptr时,又一次生成一个计数器,两个计数器不共享。

二、enable_shared_from_this用法

c++11中的智能指针源于boost,所以也将enable_shared_from_this和其成员函数shared_from_this()也给收编了。通过模板方式继承enable_shared_from_this ,然后调用shared_from_this()函数返回对象T的shared_ptr指针,非常方便。
使用时需要引用头文件 :#include < memory >

enable_shared_from_this例子

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
class TestA : public enable_shared_from_this<TestA>
{
public:
	TestA(){
		cout << "TestA create" << endl;
	}
	~TestA(){
		cout << "TesA destory" << endl;
	}
	shared_ptr<TestA> getSharedFromThis() { 
		return shared_from_this(); 
	}
};
 
int main(){
	{//出了此作用域 ptr1 ptr2 销毁, TestA对象销毁
		shared_ptr<TestA> ptr1(new TestA());
		shared_ptr<TestA> ptr2 = ptr1->getSharedFromThis();
		cout << "ptr1 count: " << ptr1.use_count() << " ptr2 count: " << ptr2.use_count() << endl;
		//输出:ptr1 count: 2 ptr2 count: 2  可以正常释放对象
	}
	return 0;
}

总结

授之以鱼不如授之以渔!!
如果大家喜欢,请三连!!!!!!!!!!!

<think>嗯,用户问的是多态和shared_ptr的关系,我需要详细说明这两者之间的联系。首先,我得回忆一下多态的基本概念。多态是面向对象编程中的一个特性,允许子对象以父型处理,通过虚函数实现运行时动态绑定。而shared_ptr是C++智能指针,用于自动管理内存,通过引用计数来防止内存泄漏。 那它们之间的关系是什么呢?可能用户想知道在使用shared_ptr时如何正确应用多态,或者shared_ptr如何支持多态特性。比如,用基shared_ptr指向派生对象,这时候需要确保正确调用虚函数,以及正确释放内存。这时候可能需要考虑shared_ptr的析构行为,基的析构函数是否需要是虚的,否则可能导致资源泄漏。 另外,shared_ptr在拷贝和赋值时的型转换问题,比如不能直接将派生shared_ptr隐式转换为基shared_ptr,需要使用static_pointer_cast或者直接构造。还有enable_shared_from_this这样的机制,用于在对象内部获取自身的shared_ptr,这在多态情况下可能会有用。 可能用户在实际使用中遇到了问题,比如内存泄漏或者型转换错误,所以想了解如何正确结合多态和shared_ptr。需要提到使用基虚析构函数的重要性,以及如何正确创建和管理派生对象的shared_ptr实例。同时,可能需要提到一些常见的错误和最佳实践,比如不要混合使用裸指针shared_ptr,避免循环引用导致内存泄漏等。 另外,shared_ptr的删除器也是一个点,但可能和多态关系不大。不过,在继承体系中,正确释放对象内存是关键,所以虚析构函数是必须的,这样当基指针指向派生对象时,调用delete会正确调用派生的析构函数。而shared_ptr在析构时也会正确调用删除器,所以如果基有虚析构函数,shared_ptr会正确释放派生对象。 总结来说,多态和shared_ptr的关系主要在于如何安全地使用智能指针来管理多态对象,确保型转换正确,内存释放无误,同时利用shared_ptr的特性简化资源管理。需要强调基虚析构函数的重要性,型转换的方法,以及避免常见的陷阱。</think>多态(Polymorphism)和 `std::shared_ptr` 是 C++ 中两个独立但可以协同工作的概念。它们的关系主要体现在 **如何通过智能指针安全地管理多态对象**,以及如何利用多态特性实现灵活的资源管理。以下是详细说明: --- ### 1. **多态的核心概念** 多态是面向对象编程的三大特性之一,允许通过基指针或引用调用派生的实现(需借助虚函数)。例如: ```cpp class Base { public: virtual void print() { std::cout << "Base\n"; } virtual ~Base() = default; // 虚析构函数确保正确释放派生资源 }; class Derived : public Base { public: void print() override { std::cout << "Derived\n"; } }; ``` --- ### 2. **`std::shared_ptr` 的作用** `std::shared_ptr` 是 C++ 智能指针,通过引用计数自动管理动态分配的内存,避免内存泄漏。其核心特点是: - 多个 `shared_ptr` 可以共享同一对象的所有权。 - 当最后一个 `shared_ptr` 被销毁时,对象会被自动释放。 --- ### 3. **多态与 `shared_ptr` 的协作** #### 场景:用基指针管理派生对象 ```cpp std::shared_ptr<Base> ptr = std::make_shared<Derived>(); ptr->print(); // 输出 "Derived"(多态生效) ``` #### 关键点: 1. **虚析构函数** 基必须有虚析构函数(如 `virtual ~Base()`),否则通过 `shared_ptr<Base>` 释放派生对象时,只会调用基的析构函数,导致派生资源泄漏。 2. **型安全转换** 若需将 `shared_ptr<Base>` 转换回 `shared_ptr<Derived>`,需使用 `std::dynamic_pointer_cast`: ```cpp auto derived_ptr = std::dynamic_pointer_cast<Derived>(ptr); if (derived_ptr) { /* 转换成功 */ } ``` 3. **工厂模式中的应用** 多态对象的工厂函数通常返回 `shared_ptr<Base>`,隐藏具体派生: ```cpp std::shared_ptr<Base> createObject(bool flag) { return flag ? std::make_shared<Derived>() : std::make_shared<AnotherDerived>(); } ``` --- ### 4. **`shared_ptr` 对多态的支持** #### 特性 1:正确调用析构函数 - 由于 `shared_ptr` 在构造时会记录对象的实际型信息,即使基没有虚析构函数,也能正确调用派生的析构函数(但依赖此行为不推荐,应始终定义虚析构函数)。 #### 特性 2:`std::static_pointer_cast` 与 `std::dynamic_pointer_cast` - 提供型安全的指针转换,支持多态对象的向下转型: ```cpp std::shared_ptr<Derived> d_ptr = std::static_pointer_cast<Derived>(base_ptr); ``` #### 特性 3:`enable_shared_from_this` - 若对象需要从自身方法中获取 `shared_ptr`(例如在回调中),可继承 `std::enable_shared_from_this`,确保与多态兼容: ```cpp class Base : public std::enable_shared_from_this<Base> { // ... }; ``` --- ### 5. **常见陷阱** 1. **混合使用裸指针和 `shared_ptr`** ```cpp Base* raw_ptr = new Derived(); std::shared_ptr<Base> p1(raw_ptr); std::shared_ptr<Base> p2(raw_ptr); // 错误!双重释放 ``` 应始终用 `std::make_shared` 或直接构造 `shared_ptr`。 2. **循环引用** 多态对象间的循环引用会导致内存泄漏,需用 `std::weak_ptr` 打破循环。 --- ### 总结 多态与 `std::shared_ptr` 的结合,使得 C++ 能够更安全、简洁地管理具有继承关系的对象: - **多态** 提供接口的抽象和运行时灵活性。 - **`shared_ptr`** 确保资源的自动释放和所有权共享。 - 关键实践:始终为基定义虚析构函数,并优先使用 `std::make_shared` 创建对象。
评论 1
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包

打赏作者

c+猿辅导

你的鼓励将是我创作的最大动力

¥1 ¥2 ¥4 ¥6 ¥10 ¥20
扫码支付:¥1
获取中
扫码支付

您的余额不足,请更换扫码支付或充值

打赏作者

实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值