为什么共享指针在 main 末尾没有超出范围？答案

【问题标题】：Why is the shared pointer not going out of scope at end of main?为什么共享指针在 main 末尾没有超出范围？
【发布时间】：2021-10-17 21:14:10
【问题描述】：

我特意在下面的代码中引入了循环依赖。

我的疑问是，当共享指针 w 超出范围时，引用计数不为零，因此 Widget 对象不会被销毁。

但是在 main 结束时，共享指针“w->mGadget->mWidget”是否也会超出范围，因为在 main 结束时已知所有内容都将不复存在？我对这里的范围有点困惑。我期望在 main 退出时所有实体范围都应该结束。我的理解中缺少的链接在哪里？

#include <memory>
#include <iostream>

struct Gadget;

struct Widget
{
    std::shared_ptr<Gadget> mGadget;
};

struct Gadget
{
    std::shared_ptr<Widget> mWidget;
};

int main()
{
    auto w = std::make_shared<Widget>();
    w->mGadget = std::make_shared<Gadget>();
    w->mGadget->mWidget = w;
    return 0;
}

【问题讨论】：

它们彼此处于参考循环中。
您可能混淆了范围和生命周期。两个共享指针都超出范围，但对循环引用执行它们的生命周期并没有结束。
@TanveerBadar - 如果两者都超出范围，则引用计数应为零。因此不会发生内存泄漏。这违反了共享指针引用计数逻辑。你能说得详细一点吗，因为我不明白你的意思。我知道我故意添加了循环依赖。 C++ 标准规定，如果引用计数达到零，则对象被销毁。
因为它不是具有自动存储期限的对象。它是一个非静态数据成员，它与它所属的类的对象一起创建和销毁。考虑一下：Widget* p; { p = new Widget; } 你不会期望p->mGadget 在右大括号处被销毁，而*p 还活着，对吗？
好吧，当然，如果这对你有帮助的话。它一开始并没有与任何特定的范围相关联，所以真的没有什么可以摆脱的。

标签： c++ c++11 shared-ptr circular-dependency

【解决方案1】：

这里有三个std::shared_ptrs：

w 在main
mGadget
mWidget

后两者是在动态范围内创建的对象的成员。

w 超出了main() 的范围，就像任何其他自动范围的对象一样。但是mGadget 和mWidget 被留下了，每个都引用了对方的对象。这两个对象是在动态范围内创建的。

此循环引用可防止对象的最后一个引用超出范围并被破坏。相互保证的僵局。

【讨论】：

假设 'w' 被一些完全独立的堆构造的 Gadget 指向，它没有被释放，那么我们会看到同样的问题吗？
w 是自动范围内的对象，它正在引用某个对象。还有谁在引用同一个对象并不重要。这里的两个对象相互引用。结束。
我为什么要对我认为值得回答的问题投反对票？
好的。不知道为什么有人刚刚投反对票。可能有人认为这个问题不值得问。
不幸的是，在 Stackoverflow 上提出的绝大多数问题质量都很差。这里大约 90% 的问题来自寻找 pleasedomyhomeworkforme.com 或 pleasewritemycodeforme.com 的人。有时人们出于习惯而投反对票。我认为这个问题不应该被否决，所以我采取了相应的行动。

【解决方案2】：

您将shared_ptrs 的生命周期与它们引用的对象的生命周期混淆了。

std::shared_ptr 维护一个指向对象的指针，并将该指针与引用计数相关联。 shared_ptr 在引用计数降至 0 之前不会销毁指向的对象。

auto w = std::make_shared<Widget>();
这会创建一个新的Widget 对象，然后创建一个指向它的新shared_ptr，并将shared_ptr 的引用计数设置为1。
w->mGadget = std::make_shared<Gadget>();
这将创建一个新的Gadget 对象，然后创建一个指向它的新shared_ptr，并将shared_ptr 的引用计数设置为1。
w->mGadget->mWidget = w;
这会将w 分配给Gadget 对象的mWidget 成员，将Widget 指针的引用计数增加到2。

现在，当main() 退出时，唯一超出范围的变量是w，所以这是唯一被销毁的变量，将Widget 指针的引用计数递减为1 而不是0。仍然是对该指针的活动引用，Widget 对象不会被破坏。并且由于其mGadget 成员对Gadget 指针具有活动引用，因此Gadget 对象也不会被销毁。

要解决这个问题，您需要将Gadget::mWidget 成员改为std::weak_ptr：

#include <memory>

struct Gadget;

struct Widget
{
    std::shared_ptr<Gadget> mGadget;
};

struct Gadget
{
    std::weak_ptr<Widget> mWidget; // <-- here
};

int main()
{
    auto w = std::make_shared<Widget>();
    w->mGadget = std::make_shared<Gadget>();
    w->mGadget->mWidget = w;
    return 0;
}

std::weak_ptr 不会增加std::shared_ptr 的引用计数（至少在调用std::weak_ptr::lock() 之前），所以Widget 指针的引用计数将是1 而不是2。所以当w 用完时作用域并被销毁，Widget指针的引用计数下降到0，销毁Widget对象，这将销毁它的mGadget成员，这会将Gadget指针的引用计数递减为0，销毁Gadget 对象。

【讨论】：