弱引用与C++智能指针

笔试题遇到了弱引用，但是C++标准库是没有这个概念的，学了智能指针但是没有听说过弱引用，因此总结一下两者
学习视频链接来自B站

https://www.bilibili.com/video/BV1gV4y1G7fH?p=2&vd_source=fa4ef8f26ae084f9b5f70a5f87e9e41b

智能指针

C++的对象本质上都需要调用delete来释放，当代码多起来时，总会有忘记手动delete的时候。因此C++提供了智能指针方便程序员。

unique_ptr

使用前需要导入memory头文件，unique_ptr只能单独管理一个对象，因此它的拷贝构造和=运算符被禁用，所以也不能进行值传递，nullptr也重载解引用运算，可以像普通指针一样通过*来访问

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
class A {
public:
	string m_Name;
	A() { cout << "这是A类的默认构造函数" << endl; }
	A(string name)
	{
		this->m_Name = name;
		cout << "这是A类的有参构造函数" << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "string  = " << m_Name << "这是A类的析构函数" << endl;
	}
};

int main()
{
	A* p = new A("Tom");
	//unique_ptr指针管理普通指针，unique_ptr指针本身也有自己的地址,第一种初始化方法
	unique_ptr<A> uPtr1(p);
	//推荐使用这种方法初始化一个智能指针
	unique_ptr<A> uPtr2(new A("Jerry"));
	//C++14语法
	unique_ptr<A> uPtr3 = make_unique<A>("Jack");
	return 0;
}

在这里插入图片描述
注：unique_ptr编译器上做了特殊的处理
1.将一个临时的unique_ptr赋值给另一个时（局部变量），编译器是允许这么做的；若unique_ptr已经管理了一个指针，那么它会先释放原本管理的指针，再去管理这个临时的unique_ptr，若这个变量长期存在（全局变量），那么这个操作是不允许的。原本的重载运算符=已经被禁用了，依然能接受赋值操作，非常神奇
**2.用nullptr给unique_ptr赋值将对象释放，空的unique_ptr == nullptr **
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
第九点贴图
在这里插入图片描述

shared_ptr

大体上与前一种智能指针一致，但是一个是独享，一个是共享，因此没有禁用拷贝构造和重载=
共享不是赋值，shared_ptr管理的原始指针只有一份
在这里插入图片描述
特别注意
指向资源的引用计数多一个，计数值就 + 1，指向资源的引用计数少一个，计数值就 - 1
在这里插入图片描述
3 4同unique_ptr
在这里插入图片描述
注意：
unique_ptr可以转换为shared_ptr，但是反过来不行
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
class A {
public:
	string m_Name;
	A() { cout << "这是A类的默认构造函数" << endl; }
	A(string name)
	{
		this->m_Name = name;
		cout << "这是A类的有参构造函数" << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "string  = " << m_Name << "这是A类的析构函数" << endl;
	}
};
void test01()
{
	A* p = new A("Tom");
	//unique_ptr指针管理普通指针，unique_ptr指针本身也有自己的地址,第一种初始化方法
	unique_ptr<A> uPtr1(p);
	//推荐使用这种方法初始化一个智能指针
	unique_ptr<A> uPtr2(new A("Jerry"));
	//C++14语法
	unique_ptr<A> uPtr3 = make_unique<A>("Jack");
	cout << "解引用运算符返回对象的属性，" << "A类的名字为：" << (*uPtr2).m_Name << endl;
	cout << "get方法返回管理的裸指针，" << "A类的名字为：" << uPtr2.get()->m_Name << endl;
}
void test02()
{
	A* p = new A("Tom");
	//shared_ptr推荐使用这种方式初始化
	shared_ptr<A> sPtr = make_shared<A>("Jack");
	cout << "解引用运算符返回对象的属性，" << "A类的名字为：" << (*sPtr).m_Name << endl;
	cout << "shared_ptr的引用计数为：" << sPtr.use_count() << endl; //shared_ptr可以使用这个API返回引用计数值，实际一般不关心具体的值
}

int main()
{
//	test01();
	test02();



	return 0;
}

在这里插入图片描述

智能指针删除器

在这里插入图片描述

share_ptr自定义删除器

在这里插入图片描述

unique_ptr自定义删除器

较为麻烦
在这里插入图片描述

weak_ptr 与弱引用

弱引用概念

AI是这么解释的

"弱引用"在计算机科学中是一个概念，尤其在内存管理和垃圾收集（Garbage Collection）的上下文中。弱引用与强引用相对。当一个对象被强引用时，只要这个引用存在，垃圾收集器就不会回收这个对象。相反，当对象被弱引用时，垃圾收集器会忽略这个引用，并在适当的时候回收这个对象，即使这个弱引用还存在。

弱引用的主要目的是防止内存泄漏，尤其是在需要引用对象但又不想阻止其被垃圾收集器回收的情况下。例如，在缓存系统中，当缓存对象被弱引用时，如果缓存大小超过了限制，垃圾收集器可以回收这些对象，从而避免内存溢出。

更简单的说法
弱引用是一种特殊的引用类型，它允许你引用一个对象，但不会增加该对象的引用计数。这意味着弱引用不会“拥有”对象，也不会阻止对象被垃圾回收器回收。当对象被回收时，弱引用会自动失效，再次访问它会导致错误或异常。
弱引用的主要目的是解决循环引用的问题。在C++中，如果你有两个对象相互引用，即使它们在其他地方都没有被引用，它们也不会被垃圾回收器回收，因为它们相互引用形成了一个“环”。弱引用可以打破这个环，让垃圾回收器能够回收对象。

weak_ptr

没有重载运算符"->"和解引用运算符
在这里插入图片描述
如果对方没死，那么自己不能死，最后谁也没死成
在这里插入图片描述
例子如下

class A {
public:
	string m_Name;
	shared_ptr<B> p;
	A() { cout << "这是A类的默认构造函数" << endl; }
	A(string name)
	{
		this->m_Name = name;
		cout << "这是A类的有参构造函数" << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "string  = " << m_Name << "这是A类的析构函数" << endl;
	}
};
class B {
public:
	string m_Name;
	shared_ptr<A> p;
	~B()
	{
		cout << "析构函数已经被调用" << endl;
	}
};
void test03()
{
	shared_ptr<A> pa = make_shared<A>();
	shared_ptr<B> pb = make_shared<B>();

	pa->p = pb;
	pb->p = pa;
}
int main()
{
//	test01();
//	test02();
	test03();


	return 0;
}

在这里插入图片描述
解决方法，将一个类的shared_ptr改成weak_ptr

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
class A;
class B {
public:
	string m_Name;
	weak_ptr<A> p;
	B(string name)
	{
		this->m_Name = name;
		cout << "这是B类的有参构造函数" << endl;
	}
	~B()
	{
		cout << "B类的析构函数已经被调用" << endl;
	}
};
class A {
public:
	string m_Name;
	shared_ptr<B> p;
	A() { cout << "这是A类的默认构造函数" << endl; }
	A(string name)
	{
		this->m_Name = name;
		cout << "这是A类的有参构造函数" << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "string  = " << m_Name << "这是A类的析构函数" << endl;
	}
};

void test01()
{
	A* p = new A("Tom");
	//unique_ptr指针管理普通指针，unique_ptr指针本身也有自己的地址,第一种初始化方法
	unique_ptr<A> uPtr1(p);
	//推荐使用这种方法初始化一个智能指针
	unique_ptr<A> uPtr2(new A("Jerry"));
	//C++14语法
	unique_ptr<A> uPtr3 = make_unique<A>("Jack");
	cout << "解引用运算符返回对象的属性，" << "A类的名字为：" << (*uPtr2).m_Name << endl;
	cout << "get方法返回管理的裸指针，" << "A类的名字为：" << uPtr2.get()->m_Name << endl;
}
void test02()
{
	A* p = new A("Tom");
	//shared_ptr推荐使用这种方式初始化
	shared_ptr<A> sPtr = make_shared<A>("Jack");
	cout << "解引用运算符返回对象的属性，" << "A类的名字为：" << (*sPtr).m_Name << endl;
	cout << "shared_ptr的引用计数为：" << sPtr.use_count() << endl; //shared_ptr可以使用这个API返回引用计数值，实际一般不关心具体的值
}
void test03()
{
	shared_ptr<A> pa = make_shared<A>("Jack");
	shared_ptr<B> pb = make_shared<B>("Tom");

	pa->p = pb;
	pb->p = pa;
}

int main()
{
//	test01();
//	test02();
	test03();


	return 0;
}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

关键，一般互相配合使用在多线程程序中
在这里插入图片描述
升级的同时加锁pa,pb都是weak_ptr,m_p未指向对方类型的shared_ptr
在这里插入图片描述

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