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shared_ptr是一个最像指针的"智能指针",是boost.smart_ptr库中最有价值、最重要的组成部分,也是最有用的,Boost库的许多组件--甚至还包括其他一些领域的智能指针都使用了shared_ptr。
shared_ptr的作用有如内指针,但会记录有多少个tr1::shared_ptrs共同指向一个对象。这便是所谓的引用计数(reference counting)。一旦最后一个这样的指针被销毁,也就是一旦某个对象的引用计数变为0,这个对象会被自动删除。
1. shared_ptr的线程安全性
shared_ptr 本身不是 100% 线程安全的。它的引用计数本身是安全且无锁的,但对象的读写则不是,因为 shared_ptr 有两个数据成员,读写操作不能原子化。根据文档,shared_ptr 的线程安全级别和内建类型、标准库容器、string 一样,即:
一个 shared_ptr 实体可被多个线程同时读取;
两个的 shared_ptr 实体可以被两个线程同时写入,“析构”算写操作;
如果要从多个线程读写同一个 shared_ptr 对象,那么需要加锁。
2. shared_ptr用法
#include <iostream>
#include <tr1/memory>
class Foo
{
public:
void print()
{
std::cout << " foo::print" << std::endl;
}
};
int main()
{
std::tr1::shared_ptr<Foo> sp1(new Foo);
sp1->print();
std::cout << "sp1 pointer: " << sp1.get() << std::endl;
std::tr1::shared_ptr<Foo> sp2(sp1);
sp2->print();
std::cout << "sp1 pointer: " << sp1.get() << std::endl;
std::cout << "sp2 pointer: " << sp2.get() << std::endl;
std::cout << "counter sp1: " << sp1.use_count() << std::endl;
std::cout << "counter sp2: " << sp2.use_count() << std::endl;
return 0;
}
/
/* SP2创建后, SP1增加引用计数.
* 指向的对象超出范围时,最后一个销毁的指针会释放资源
*
* 例子输出:
* foo::print
* sp1 pointer: 0x90a7008
* foo::print
* sp1 pointer: 0x90a7008
* sp2 pointer: 0x90a7008
* counter sp1: 2
* counter sp2: 2
*/
C++11 标准中定义了的该类与 lock_guard 类相似,也很方便线程对互斥量上锁,但它提供了更好的上锁和解锁控制。
顾名思义,unique_lock 对象以独占所有权的方式( unique owership)管理 mutex 对象的上锁和解锁操作,所谓独占所有权,就是没有其他的 unique_lock 对象同时拥有某个 mutex 对象的所有权。
在构造(或移动(move)赋值)时,unique_lock 对象需要传递一个 Mutex 对象作为它的参数,新创建的 unique_lock 对象负责传入的 Mutex 对象的上锁和解锁操作。
std::unique_lock 对象也能保证在其自身析构时它所管理的 Mutex 对象能够被正确地解锁(即使没有显式地调用 unlock 函数)。因此,和 lock_guard 一样,这也是一种简单而又安全的上锁和解锁方式,尤其是在程序抛出异常后先前已被上锁的 Mutex 对象可以正确进行解锁操作,极大地简化了程序员编写与 Mutex 相关的异常处理代码。
值得注意的是,unique_lock 对象同样也不负责管理 Mutex 对象的生命周期,unique_lock 对象只是简化了 Mutex 对象的上锁和解锁操作,方便线程对互斥量上锁,即在某个 unique_lock 对象的声明周期内,它所管理的锁对象会一直保持上锁状态;而 unique_lock 的生命周期结束之后,它所管理的锁对象会被解锁,这一点和 lock_guard 类似,但 unique_lock 给程序员提供了更多的自由,我会在下面的内容中给大家介绍 unique_lock 的用法。
另外,与 lock_guard 一样,模板参数 Mutex 代表互斥量类型,例如 std::mutex 类型,它应该是一个基本的 BasicLockable 类型,标准库中定义几种基本的 BasicLockable 类型,分别 std::mutex, std::recursive_mutex, std::timed_mutex,std::recursive_timed_mutex (以上四种类型均已在上一篇博客中介绍)以及 std::unique_lock(本文后续会介绍 std::unique_lock)。
std::lock_gurad 是 C++11 中定义的模板类。定义如下:
template <class Mutex> class lock_guard;
lock_guard 对象通常用于管理某个锁(Lock)对象,因此与 Mutex RAII 相关,方便线程对互斥量上锁,即在某个 lock_guard 对象的声明周期内,它所管理的锁对象会一直保持上锁状态;而 lock_guard 的生命周期结束之后,它所管理的锁对象会被解锁(注:类似 shared_ptr 等智能指针管理动态分配的内存资源 )。
模板参数 Mutex 代表互斥量类型,例如 std::mutex 类型。标准库中定义几种基本的 BasicLockable 类型,分别 std::mutex, std::recursive_mutex, std::timed_mutex,std::recursive_timed_mutex 以及 std::unique_lock。
在 lock_guard 对象构造时,传入的 Mutex 对象(即它所管理的 Mutex 对象)会被当前线程锁住。在lock_guard 对象被析构时,它所管理的 Mutex 对象会自动解锁,由于不需要程序员手动调用 lock 和 unlock 对 Mutex 进行上锁和解锁操作,因此这也是最简单安全的上锁和解锁方式,尤其是在程序抛出异常后先前已被上锁的 Mutex 对象可以正确进行解锁操作,极大地简化了程序员编写与 Mutex 相关的异常处理代码。
值得注意的是,lock_guard 对象并不负责管理 Mutex 对象的生命周期,lock_guard 对象只是简化了 Mutex 对象的上锁和解锁操作,方便线程对互斥量上锁,即在某个 lock_guard 对象的声明周期内,它所管理的锁对象会一直保持上锁状态;而 lock_guard 的生命周期结束之后,它所管理的锁对象会被解锁。
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