boost::intrusive_ptr原理介绍

boost::intrusive_ptr一种“侵入式”的引用计数指针,它实际并不提供引用计数功能,而是要求被存储的对象自己实现引用计数功能,并提供intrusive_ptr_add_ref和intrusive_ptr_release函数接口供boost::intrusive_ptr调用。

下面通过一个具体的例子来说明boost::intrusive_ptr的用法,首先实现一个基类intrusive_ptr_base,定义intrusive_ptr_add_ref和intrusive_ptr_release函数来提供引用计数功能。

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/**
* intrusive_ptr_base基类,提供intrusive_ptr_add_ref()和intrusive_ptr_release()函数来提供引用计数功能;
* 使用boost::intrusive_ptr指针存储的用户类类型必须继承自intrusive_ptr_base基类。
*/
#include <ostream>
#include <boost/checked_delete.hpp>
#include <boost/detail/atomic_count.hpp>
 
 
template<class T>
class intrusive_ptr_base {
public:
    /**
    * 缺省构造函数
    */
    intrusive_ptr_base(): ref_count(0) {
        std::cout << "  Default constructor " << std::endl;
    }
     
    /**
    * 不允许拷贝构造,只能使用intrusive_ptr来构造另一个intrusive_ptr
    */
    intrusive_ptr_base(intrusive_ptr_base<T> const&): ref_count(0) {
        std::cout << "  Copy constructor..." << std::endl;
    }
     
    /**
    * 不允许进行赋值操作
    */
    intrusive_ptr_base& operator=(intrusive_ptr_base const& rhs) {
        std::cout << "  Assignment operator..." << std::endl;
        return *this;
    }
     
    /**
    * 递增引用计数(放到基类中以便compiler能找到,否则需要放到boost名字空间中)
    */
    friend void intrusive_ptr_add_ref(intrusive_ptr_base<T> const* s) {
        std::cout << "  intrusive_ptr_add_ref..." << std::endl;
        assert(s->ref_count >= 0);
        assert(s != 0);
        ++s->ref_count;
    }
 
    /**
    * 递减引用计数
    */
    friend void intrusive_ptr_release(intrusive_ptr_base<T> const* s) {
        std::cout << "  intrusive_ptr_release..." << std::endl;
        assert(s->ref_count > 0);
        assert(s != 0);
        if (--s->ref_count == 0)
            boost::checked_delete(static_cast<T const*>(s));  //s的实际类型就是T,intrusive_ptr_base<T>为基类
    }
     
    /**
    * 类似于shared_from_this()函数
    */
    boost::intrusive_ptr<T> self() {
        return boost::intrusive_ptr<T>((T*)this);
    }
     
    boost::intrusive_ptr<const T> self() const {
        return boost::intrusive_ptr<const T>((T const*)this);
    }
     
    int refcount() const {
        return ref_count;
    }
     
private:
    ///should be modifiable even from const intrusive_ptr objects
    mutable boost::detail::atomic_count ref_count;
 
};

用户类类型需要继承intrusive_ptr_base基类,以便具有引用计数功能。

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#include <iostream>
#include <string>
#include <boost/intrusive_ptr.hpp>
#include "intrusive_ptr_base.hpp"
 
/**
* 用户类类型继承自intrusive_ptr_base,该实现方式类似于boost::enable_shared_from_this<Y>
*/
class Connection : public intrusive_ptr_base< Connection > {
public:
    /**
    * 构造函数,调用intrusive_ptr_base< Connection >的缺省构造函数来初始化对象的基类部分
    */
    Connection(int id, std::string tag):
        connection_id( id ), connection_tag( tag ) {}
 
    /**
    * 拷贝构造函数,只复制自身数据,不能复制引用计数部分
    */
    Connection(const Connection& rhs):
        connection_id( rhs.connection_id ), connection_tag( rhs.connection_tag) {}
     
    /**
    * 赋值操作,同样不能复制引用计数部分
    */
    const Connection operator=( const Connection& rhs) {
        if (this != &rhs) {
            connection_id = rhs.connection_id;
            connection_tag = rhs.connection_tag;
        }
         
        return *this;
    }
 
private:
    int connection_id;
    std::string connection_tag;
};
 
int main() {
    std::cout << "Create an intrusive ptr" << std::endl;
    boost::intrusive_ptr< Connection > con0 (new Connection(4, "sss") );  //调用intrusive_ptr_add_ref()递增引用计数
    std::cout << "Create an intrusive ptr. Refcount = " << con0->refcount() << std::endl;
 
    boost::intrusive_ptr< Connection > con1 (con0);   //调用intrusive_ptr_add_ref()
    std::cout << "Create an intrusive ptr. Refcount = " << con1->refcount() << std::endl;
    boost::intrusive_ptr< Connection > con2 = con0;   //调用intrusive_ptr_add_ref()
    std::cout << "Create an intrusive ptr. Refcount = " << con2->refcount() << std::endl;
     
    std::cout << "Destroy an intrusive ptr" << std::endl;
 
    return 0;
}

程序运行输出:

Create an intrusive ptr
  Default constructor 
  intrusive_ptr_add_ref...
Create an intrusive ptr. Refcount = 1
  intrusive_ptr_add_ref...
Create an intrusive ptr. Refcount = 2
  intrusive_ptr_add_ref...
Create an intrusive ptr. Refcount = 3
Destroy an intrusive ptr
  intrusive_ptr_release...
  intrusive_ptr_release...
  intrusive_ptr_release...

对比boost::shared_ptr

使用boost::shared_ptr用户类本省不需要具有引用计数功能,而是由boost::shared_ptr来提供;使用boost::shared_ptr的一大陷阱就是用一个raw pointer多次创建boost::shared_ptr,这将导致该raw pointer被多次销毁当boost::shared_ptr析构时。即不能如下使用:

  int *a = new int(5);
  boost::shared_ptr ptr1(a);
  boost::shared_ptr ptr2(a);  //错误! 
 
 
boost::intrusive_ptr完全具备boost::shared_ptr的功能,且不存在shared_ptr的问题,即可以利用raw pointer创建多个intrusive _ptr,其原因就在于引用计数的ref_count对象,shared_ptr是放在shared_ptr结构里,而目标对象T通过继承intrusive_ptr_base将引用计数作为T对象的内部成员变量,就不会出现同一个对象有两个引用计数器的情况出现。
 

那么为什么通常鼓励大家使用shared_ptr,而不是intrusive_ptr呢, 在于shared_ptr不是侵入性的,可以指向任意类型的对象; 而intrusive_ptr所要指向的对象,需要继承intrusive_ptr_base,即使不需要,引用计数成员也会被创建。

结论:如果创建新类且需要进行传递,则继承intrusive_ptr_base,使用intrusive_ptr。
原文地址:https://www.cnblogs.com/sunshinewave/p/5296806.html