智慧指標相關：enable_shared_from_this()在開發中的常見應用

哞哞叫的狗發表於2024-08-19
指標

類中使用shared_ptr()的問題

當我們先定義一個指標，然後再用這個指標構造兩個智慧指標

int main()
{
  int* pt = new int();
  std::shared_ptr<int> p1(pt);
  std::shared_ptr<int> p2(pt);
  std::cout << "p1.use_count() = " << p1.use_count() << std::endl;
  std::cout << "p2.use_count() = " << p2.use_count() << std::endl;
  return 0;
}

執行後就會報錯，顯示的是pt指標被重複釋放了
image
原因是p1和p2都以為自己是唯一獨佔pt的智慧指標，不知道還有智慧指標指向pt
所以輸出後發現兩個引用計數都是1

如果需要不報錯，就得這樣寫
shared_ptr<int> p2 = p1
透過p1來定義p2，它們就知道pt有兩個智慧指標了，就不會報錯。

再來看一個程式碼

class client
{
public:
	~client()
	{
		std::cout << "~client()\n";
	}
};

int main()
{
	client* cp = new client();
	std::shared_ptr<client> csp1(cp);
	std::shared_ptr<client> csp2(cp);

	std::cout << "csp1.use_count: " << csp1.use_count() << std::endl;
	std::cout << "csp2.use_count: " << csp2.use_count() << std::endl;

	return 0;
}

這個報的一樣的錯，原理相同，問題是我們實際開發中，很多時候需要透過this指標來獲取物件的內容
這個時候需要透過enable_shared_from_this來解決問題

enable_shared_from_this的使用

class client : public std::enable_shared_from_this<client>
{
public:
	~client()
	{
		std::cout << "~client()\n";
	}

	std::shared_ptr<client> get_ptr()
	{
		return shared_from_this();
	}
};

int main()
{
	client* cp = new client();
	std::shared_ptr<client> csp1(cp);
	std::shared_ptr<client> csp2 = cp->get_ptr();

	std::cout << "csp1.use_count: " << csp1.use_count() << std::endl;
	std::cout << "csp2.use_count: " << csp2.use_count() << std::endl;

	return 0;
}

將程式碼改寫成這樣，先公有繼承這個模板類。
這裡需要注意，在你透過shared_from_this()返回一個類的shared_ptr時，該物件必須已經被一個shared_ptr所管理，所以你不能直接csp2 = cp->get_ptr()，要在此之前先有csp1(cp)。
這樣的話，藉助shared_from_this()，可以使得該物件只要引用計數不為零，就任意獲取它的一個shared_ptr。只要還有shared_ptr持有它，它就不會消亡。

實際開發中應用，以一個伺服器demo舉例

首先看下面一段程式碼

struct client : std::enable_shared_from_this<client>
{
public:
	void start()
	{
		
	}
	//...其他函式
}

void start()
{
	std::shared_ptr<client> s = std::make_shared<client>();
	s->start();
}

int main()
{
	start();
	return 0;
}

這裡用make_shared初始化了一個client的shared_ptr，make_shared會讓物件和控制塊可以安全地儲存在連續的記憶體塊中。它簡化了記憶體管理，並提高了效能。但是不支援自己寫刪除器。
start是一個初始的函式，裡面會稍後新增業務，下面我們寫一個定時器。

public:
	void start()
	{
		start_up();
	}
	
private:
	void start_up()
	{
		_timer.expires_from_now(std::chrono::seconds(10));
		_timer.async_wait(std::bind(&client::time_out, shared_from_this()));
	}

	void time_out()
	{
		start_up();
	}
private:
	boost::asio::steady_timer _timer;

在類裡面這樣設計定時器，當start()呼叫的時候，會呼叫start_up()函式設定一個定時器，並且註冊time_out()這個回撥函式。
此時start()函式呼叫結束了，臨時變數s的智慧指標也已經釋放，但是，定時器內透過呼叫shared_from_this()，返回了一個s管理的物件的shared_ptr給async_wait裡的回撥time_out()中，s管理的物件並未消亡，直到執行完回撥time_out()，它才會消亡，但是回撥裡面如果繼續呼叫start_up()重新設定計時器，便又會返回一個該物件的shared_ptr()傳入新註冊的回撥time_out()內，以此類推，只要計時器不關閉，永遠不會消亡。

基於這一點，可以和讀寫搭配起來，靈活控制當前類在什麼條件下保活，什麼條件下析構。

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