C++高端知識(shí)點(diǎn)之智能指針和enable_shared_from_this機(jī)制

小牛答：問題來了，在多線程環(huán)境中，在需要返回 this 對(duì)象時(shí)是無法得知對(duì)象的生存情況的。因此不能直接返回 this 對(duì)象。

給你普及個(gè)解決方法吧，你可以通過繼承 enable_shared_from_this 模板對(duì)象，然后調(diào)用從基類繼承而來的 shared_from_this 方法來安全返回指向同一資源對(duì)象的 shared_ptr。

小艾：為什么繼承 enable_shared_from_this 模板對(duì)象就可以安全返回？

小牛：在回答你的問題前，我們先來講講 shared_ptr 的構(gòu)造函數(shù)和拷貝構(gòu)造函數(shù)對(duì)資源和引用計(jì)數(shù)影響的區(qū)別。

下面從 shared_ptr 的實(shí)現(xiàn)原理來看：

shared_ptr 從 _Ptr_base 繼承了 element_type 和 _Ref_count_base 類型的兩個(gè)成員變量。

template<class?_Ty>
class?_Ptr_base
{?
private:
?element_type?*?_Ptr{nullptr};?//?指向資源的指針
?_Ref_count_base?*?_Rep{nullptr};?//?指向資源引用計(jì)數(shù)的指針
};

_Ref_count_base 中定義了原子類型的變量 _Uses 和 _Weaks，它們分別記錄資源的引用個(gè)數(shù)和資源觀察者的個(gè)數(shù)。

class?__declspec(novtable)?_Ref_count_base
{?
private:
?_Atomic_counter_t?_Uses;//記錄資源引用個(gè)數(shù)
?_Atomic_counter_t?_Weaks;//記錄觀察者個(gè)數(shù)
}

當(dāng)要使用 shared_ptr 管理同一資源，調(diào)用 shared_ptr 的構(gòu)造函數(shù)和拷貝構(gòu)造函數(shù)是不一樣的，它們雖然使得不同 shared_ptr 指向同一資源，但管理引用計(jì)數(shù)資源的方式卻不一樣。

下面給出兩個(gè) shared_ptr 管理同一資源（A對(duì)象）使用不同構(gòu)造函數(shù)對(duì)引用計(jì)數(shù)對(duì)象的影響。

方式1：調(diào)用構(gòu)造函數(shù)

如上圖所示，方式1中 ptr1 和 ptr2 都調(diào)用了 shared_ptr 的構(gòu)造函數(shù)，該構(gòu)造方式使得 ptr1 和 ptr2 都開辟了自已的引用資源對(duì)象 _Ref_count_base，即 _Ref_count_base 有兩個(gè)，都記錄了 A 對(duì)象的引用計(jì)數(shù)為 1，析構(gòu)時(shí) ptr1 和 ptr2 的引用計(jì)數(shù)各自減為 1，導(dǎo)致 A 對(duì)象析構(gòu)兩次，出現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤。

方式2：調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)

如上圖所示，方式2中由于 ptr2 拷貝構(gòu)造 ptr1，它們引用的 _Ref_count_base 是同一個(gè)，因此引用計(jì)數(shù)為 2，析構(gòu)的時(shí)候 A 對(duì)象只析構(gòu)一次，正常運(yùn)行。

在明白了 shared_ptr 構(gòu)造函數(shù)和拷貝構(gòu)造函數(shù)的做的事情不同后，就能理解當(dāng)需要返回一個(gè)需要 shared_ptr 管理的對(duì)象為什么不能寫成 return shared_ptr< A >(this) 了。

小艾：說的沒錯(cuò)，因?yàn)檫@樣會(huì)調(diào)用 shared_ptr 的構(gòu)造函數(shù)，對(duì)于 this 對(duì)象再創(chuàng)建一個(gè)新的引用計(jì)數(shù)對(duì)象，從而導(dǎo)致對(duì)象多次析構(gòu)而出現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤。

小牛：再給你深入講講 enable_shared_from_this 的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。

如下所示，enable_shared_from_this 類中包含一個(gè)作為觀察者的成員變量。

template<class?_Ty>
class?enable_shared_from_this
{?
public:
???mutable?weak_ptr<_Ty>?_Wptr;//指向資源
};

當(dāng)一個(gè)類繼承了 enable_shared_from_this 類，就繼承了 _Wptr 這個(gè)成員變量。

當(dāng)使用 shared_ptr< A >(new A()) 第一次構(gòu)造智能指針對(duì)象時(shí)，就會(huì)初始化一個(gè)作為觀察者的弱智能指針 _Wptr 指向A對(duì)象資源。

再通過 shared_from_this() 方法代替 shared_ptr 的普通構(gòu)造函數(shù)來返回一個(gè) shared_ptr 對(duì)象，從而避免產(chǎn)生額外的引用計(jì)數(shù)對(duì)象。

在 shared_from_this 函數(shù)中,主要嘗試將弱智能指針提升為強(qiáng)智能指針來返回一個(gè) shared_ptr 對(duì)象。

這樣還能在多線程環(huán)境中判斷對(duì)象是否存活，存活即提升成功，安全返回。如果對(duì)象已經(jīng)析構(gòu)，則放棄提升，即起到了保證線程安全的作用。

小牛：了解了enable_shared_from_this，要不再試試改代碼？

小艾：那我來改一下之前的代碼。

第一處修改：

class?ObjectPool:boost::noncopyable
//為
class?ObjectPool:public?boost::enable_shared_from_this，
????????????????boost::noncopyable
{/*...*/};

第二處修改：

//改變
shared_ptr