智能指针的循环引用和如何解决循环引用

首先咱们先看一个程序（如下）：

#include<iostream>
#include<memory>
using namespace std;
template<class T>
struct Node
{
	Node(T data = T()) :_data(data), Pnext(NULL), Ppre(NULL)
	{
	}
	~Node()
	{
		cout << "Call ~Node()" << endl;
	}
	shared_ptr<Node> Pnext;
	shared_ptr<Node> Ppre;
	T _data;
};
void testShared_Ptr()
{
	shared_ptr<Node<int>>sp1(new Node<int>(1));
	shared_ptr<Node<int>>sp2(new Node<int>(2));
	cout << sp1.use_count() << endl;
	cout << sp2.use_count() << endl;
	sp1->Pnext = sp2;
	sp2->Ppre = sp1;
	cout << sp1.use_count() << endl;
	cout << sp2.use_count() << endl;
}
int main()
{
	testShared_Ptr();                                                                                                                cout<<"testShared_pte()函数运行结束"<<endl;
	return 0;
}

我们在testShared_ptr函数里面开辟了两个结点，并分别交给两个Shared_ptr指针保管，我们打印了一下他们的引用计数结果如下图：

然后我们让sp1和结点node2里面的Ppre共同管理着结点node1（他们共用同一个引用计数），让sp2和node1里面的pNext共通过管理着node2（他们共用同一个引用计数）；

此时我们来看一下两个智能指针的引用计数（如下图）：

他们已经由1变为2了，说明每个结点都有两个智能指针管理着，当我们继续往下执行时，会发现testShared_ptr()函数已经执行结束了，但是结点的析构函数并没有调用，我们开辟的结点，并没有被释放，运行结果如下图：

通过下图，我们来分析一下为什么这两个结点没有被释放：

为了解决shared_ptr引起的循环引用问题，我们引入一个weak_ptr指针，他不能单独使用，只能配合shared_ptr使用。

#include<iostream>
#include<memory>
using namespace std;
template<class T>
struct Node
{
	Node(T data = T()) :_data(data)
	{
	}
	~Node()
	{
		cout << "Call ~Node()" << endl;
	}
	weak_ptr<Node> Pnext;
	weak_ptr<Node> Ppre;
	T _data;
};
void testShared_Ptr()
{
	shared_ptr<Node<int>>sp1(new Node<int>(1));
	shared_ptr<Node<int>>sp2(new Node<int>(2));
	cout << sp1.use_count() << endl;
	cout << sp2.use_count() << endl;
	sp1->Pnext = sp2;
	sp2->Ppre = sp1;
	cout << sp1.use_count() << endl;
	cout << sp2.use_count() << endl;
}
int main()
{
	testShared_Ptr();
	cout << "testShared_pte()函数运行结束"<<endl;
	return 0;
}

我们把第一个代码Node类的成员和构造函数调整了一下，看一下运行结果，还存在循环引用不（结果如下图）：

通过上图我们可以看出，我们开辟的结点已经成功释放了，shared_ptr引起的循环引用已经得到解决了，但是具体是怎么解决的我们来慢慢分析，首先我们先看一下库函数里面的shared_ptr到底是怎么实现的，跟我们模拟实现的到底在哪不一样（分析如下图）：

通过上图我们可以看到他继承了一个Ptr_base的类，这个类里面有一个T类型的_Ptr指针，还有一个负责引用计数的类类型的指针，现在我们去看这个负责引用计数的类是怎么实现的，他都有那些成员变量（如下图）：

从上图我们可得到_ptr_base类里面的是第二个成员变量是一个引用计数的基类的指针，他是一个抽象类，里面有两个long类型的变量uses和weak，从他们的名字看，可以猜测他们一个是shared_ptrd的引用计数，一个是weak_ptr的引用计数，他里面有两个纯虚函数，一个是释放他们所管理的资源的，一个是释放自己的，他有三个派生类，分别对这两个函数进行了定义。可以用基类指针指向他的派生类，来达到用正确的方式去释放他们管理的资源和他本身所占用的资源。

接下来咱们看一下下面代码干了什么事情：

	sp1->Pnext = sp2；

	sp2->Ppre = sp1;                                                             

单步前：

单步后：

从上图我们可以看出,_uses并没有增加，而weaks增加了1。模型图如下：

我们继续单步，当出了testshared_ptr()函数作用域之前，我们看看智能指针如何被释放的，如下图：

以上就是我对智能指针shared_ptr造成的循环引用的理解，以及底下是如何解决的，如果有不对的地方，还望指出，十分感谢。