共享同一对象的不同成员
试想我们在一个共享指针中持有一个组成非常复杂的动态分配对象,然后使用新的线程完成一些特别耗时的任务。当我们想要对共享指针所持有的对象进行释放时,线程很有可能仍旧会对这个对象进行访问。当然,我们并不想把这个非常复杂的对象交给线程,因为这样的设计有违我们的初衷。那么就意味着我们要手动对内存进行管理了么?
非也!这个问题可以由共享指针来解决,指向一个非常大的共享对象。另外,可以在初始化阶段就接管对对象的内存管理任务。
在这个例子中,我们将模拟这样一种情况(为了简单,不使用线程),让我们来看一下shared_ptr
是如何来解决这个问题的。
How to do it…
我们将定义一个结构体,其中包含了多个成员。然后,我们会使用共享指针来管理这个类型的动态分配实例。对于共享指针来说,不会直接指向这个对象的本身,而会指向其成员:
包含必要的头文件,并声明所使用的命名空间:
#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>
using namespace std;
定义一个类型,其中包含了不同的成员,将使用共享指针指向这些成员。为了能清晰的了解类型实例何时被创建与销毁,我们让构造和析构函数都打印一些信息:
struct person {
string name;
size_t age;
person(string n, size_t a)
: name{move(n)}, age{a}
{ cout << "CTOR " << name << '\n'; }
~person() { cout << "DTOR " << name << '\n'; }
};
再来创建几个共享指针,用于指向
person
类型实例中的name
和age
成员变量:int main()
{
shared_ptr<string> shared_name;
shared_ptr<size_t> shared_age;
接下来,创建一个新代码段,并创建一个
person
对象,并且用共享指针对其进行管理:{
auto sperson (make_shared<person>("John Doe", 30));
使用之前定义的两个共享指针,分别指向
name
和age
成员。使用了shared_ptr
的特定构造函数,其能接受一个共享指针和一个共享指针持有对象的成员变量。这样就能对整个对象进行管理,但不指向其本身!shared_name = shared_ptr<string>(sperson, &sperson->name);
shared_age = shared_ptr<size_t>(sperson, &sperson->age);
}
离开代码段后,我们将会打印
person
的name
和age
的值。这个操作只是用来验证,对象是否依旧存在:cout << "name: " << *shared_name
<< "\nage: " << *shared_age << '\n';
}
编译并运行程序,我们就是会看到如下的输出。从析构函数的信息中,我们看到通过指向成员的智能指针,打印
person
的name
和age
时,对象依旧存在:$ ./shared_members
CTOR John Doe
name: John Doe
age:30
DTOR John Doe
How it works…
本节中,我们首先动态创建了一个person
对象,交给共享指针进行管理。然后,我们创建两个智能指针,分别指向person
对象的两个成员变量。
为了描述我们创建了一个什么样的情景,可以看一下下面的图:
注意shared_ptr1
是直接指向person
对象,而shared_name
和shared_age
则指向的是同一个对象的name
和age
成员变量。显然,这些指针管理着整个对象的生命周期。可能是因为内部控制块都指为同一个控制块,这样就无所谓是否仅指向对象的子对象了。
这种情况下,控制块中的使用计数为3。person
对象在shared_ptr1
销毁时,其对象也不会被销毁,因为还有其他指针指向它。
创建指向对象成员的指针的写法,看起来有些奇怪。为了让shared_ptr<string>
指向person
对象的name
成员,我们的代码需要这样写:
auto sperson (make_shared<person>("John Doe", 30));
auto sname (shared_ptr<string>(sperson, &sperson->name));
为了得到指向共享对象成员的指针,我们使用成员的类型对共享指针进行特化,以便其能对成员进行访问。这也就是为什么我们在上面的代码中,创建智能指针的部分写成shared_ptr<string>
的原因。构造函数中,我们提供了持有person
对象的原始共享指针,第二个参数则是新共享指针所要指向对象的地址。