C++?Boost?weak_ptr智能指針超詳細(xì)講解
一、提要
在 C++11 中,boost::weak_ptr是另一類智能指針,一般是用COM組件生成、調(diào)用,本文闡述這種指針的特點(diǎn)和用法。
二、特別智能指針(Special Smart Pointers)
到目前為止介紹的每個(gè)智能指針都可以在不同的場(chǎng)景中單獨(dú)使用。但是,boost::weak_ptr 僅在與 boost::shared_ptr 結(jié)合使用時(shí)才有意義。 boost::weak_ptr 在 boost/weak_ptr.hpp 中定義。
示例1.Usingboost::weak_ptr
#include <boost/shared_ptr.hpp> #include <boost/weak_ptr.hpp> #include <thread> #include <functional> #include <iostream> void reset(boost::shared_ptr<int> &sh) { sh.reset(); } void print(boost::weak_ptr<int> &w) { boost::shared_ptr<int> sh = w.lock(); if (sh) std::cout << *sh << '\n'; } int main() { boost::shared_ptr<int> sh{new int{99}}; boost::weak_ptr<int> w{sh}; std::thread t1{reset, std::ref(sh)}; std::thread t2{print, std::ref(w)}; t1.join(); t2.join(); }
boost::weak_ptr 必須使用 boost::shared_ptr 進(jìn)行初始化。它最重要的成員函數(shù)是 lock()。 lock() 返回一個(gè) boost::shared_ptr ,它與用于初始化弱指針的共享指針共享所有權(quán)。如果共享指針為空,則返回的指針也將為空。
boost::weak_ptr 是有意義的,只要一個(gè)函數(shù)需要與一個(gè)由共享指針管理的對(duì)象一起工作,但對(duì)象的生命周期不依賴于函數(shù)本身。該函數(shù)只能使用該對(duì)象,只要它由程序中其他位置的至少一個(gè)共享指針擁有。如果共享指針被重置,則對(duì)象無(wú)法保持活動(dòng)狀態(tài),因?yàn)橄鄳?yīng)函數(shù)內(nèi)有一個(gè)額外的共享指針。
示例 1 在 main() 中創(chuàng)建了兩個(gè)線程。第一個(gè)線程執(zhí)行函數(shù) reset(),該函數(shù)接收對(duì)共享指針的引用。第二個(gè)線程執(zhí)行函數(shù) print(),該函數(shù)接收對(duì)弱指針的引用。這個(gè)弱指針之前已經(jīng)用共享指針初始化了。
程序啟動(dòng)后,reset() 和 print() 會(huì)同時(shí)執(zhí)行。但是,無(wú)法預(yù)測(cè)執(zhí)行順序。這會(huì)導(dǎo)致當(dāng)對(duì)象被 print() 訪問(wèn)時(shí),reset() 會(huì)破壞該對(duì)象的潛在問(wèn)題。
弱指針通過(guò)以下方式解決了這個(gè)問(wèn)題:調(diào)用 lock() 返回一個(gè)共享指針,該指針指向一個(gè)有效對(duì)象(如果在調(diào)用時(shí)存在一個(gè)有效對(duì)象)。如果不是,則共享指針設(shè)置為 0,相當(dāng)于一個(gè)空指針。
boost::weak_ptr 本身對(duì)對(duì)象的生命周期沒(méi)有任何影響。為了安全地訪問(wèn) print() 函數(shù)中的對(duì)象,lock() 返回一個(gè) boost::shared_ptr。這保證了即使不同的線程嘗試釋放對(duì)象,由于返回的共享指針,它仍將繼續(xù)存在。
示例2 .使用boost::intrusive_ptr
#include <boost/intrusive_ptr.hpp> #include <atlbase.h> #include <iostream> void intrusive_ptr_add_ref(IDispatch *p) { p->AddRef(); } void intrusive_ptr_release(IDispatch *p) { p->Release(); } void check_windows_folder() { CLSID clsid; CLSIDFromProgID(CComBSTR{"Scripting.FileSystemObject"}, &clsid); void *p; CoCreateInstance(clsid, 0, CLSCTX_INPROC_SERVER, __uuidof(IDispatch), &p); boost::intrusive_ptr<IDispatch> disp{static_cast<IDispatch*>(p), false}; CComDispatchDriver dd{disp.get()}; CComVariant arg{"C:\\Windows"}; CComVariant ret{false}; dd.Invoke1(CComBSTR{"FolderExists"}, &arg, &ret); std::cout << std::boolalpha << (ret.boolVal != 0) << '\n'; } int main() { CoInitialize(0); check_windows_folder(); CoUninitialize(); }
通常,boost::intrusive_ptr 的工作方式與 boost::shared_ptr 相同。但是,雖然 boost::shared_ptr 會(huì)跟蹤引用特定對(duì)象的共享指針的數(shù)量,但開(kāi)發(fā)人員在使用 boost::intrusive_ptr 時(shí)必須這樣做。如果其他類已經(jīng)跟蹤引用,這可能是有意義的。
boost::intrusive_ptr 在 boost/intrusive_ptr.hpp 中定義。
示例 2 使用 COM 提供的功能,因此只能在 Windows 上構(gòu)建和運(yùn)行。 COM 對(duì)象是 boost::intrusive_ptr 的一個(gè)很好的例子,因?yàn)樗鼈兏櫼盟鼈兊闹羔樀臄?shù)量。內(nèi)部引用計(jì)數(shù)器可以通過(guò)成員函數(shù) AddRef() 和 Release() 遞增或遞減 1。一旦計(jì)數(shù)器達(dá)到 0,COM 對(duì)象就會(huì)自動(dòng)銷毀。
??? 從 intrusive_ptr_add_ref() 和 intrusive_ptr_release() 調(diào)用兩個(gè)成員函數(shù) AddRef() 和 Release()。 Boost.Intrusive 希望開(kāi)發(fā)人員定義這兩個(gè)函數(shù),當(dāng)引用計(jì)數(shù)器必須遞增或遞減時(shí),它們會(huì)自動(dòng)調(diào)用。傳遞給這些函數(shù)的參數(shù)是指向用于實(shí)例化類模板 boost::intrusive_ptr 的類型的指針。
此示例中使用的 COM 對(duì)象稱為 FileSystemObject,默認(rèn)情況下可在 Windows 上使用。它提供對(duì)底層文件系統(tǒng)的訪問(wèn),例如,檢查給定目錄是否存在。在示例 1.9 中,檢查了名為 C:\Windows 的目錄是否存在。其內(nèi)部工作方式僅取決于 COM,與 boost::intrusive_ptr 的功能無(wú)關(guān)。關(guān)鍵是一旦侵入指針 disp 在 check_windows_folder() 結(jié)束時(shí)超出范圍,函數(shù) intrusive_ptr_release() 就會(huì)被自動(dòng)調(diào)用。這反過(guò)來(lái)會(huì)將 FileSystemObject 的內(nèi)部引用計(jì)數(shù)器減為 0 并銷毀該對(duì)象。
傳遞給 boost::intrusive_ptr 的構(gòu)造函數(shù)的參數(shù) false 會(huì)阻止 intrusive_ptr_add_ref() 被調(diào)用。當(dāng)使用 CoCreateInstance() 創(chuàng)建 COM 對(duì)象時(shí),計(jì)數(shù)器已設(shè)置為 1。因此,不得使用 intrusive_ptr_add_ref() 遞增。
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