如何修复这个 shared_ptr 参考周期？

Question

我设计了一个App，其中包含一堆layers 和一个活动的obj。 当Layer 附加到App 时，Layer 告诉App 什么是活动的object。但是我的设计在解除分配时会导致一个信号陷阱。

它会导致 sigtrap，因为 App 中 shared_ptr<Obj> m_obj 的破坏首先发生，这会将 use_count 减少到 1。然后调用 onDetech 函数，将活动的 shared_ptr<Obj> m_obj 设置为 nullptr 并减少 use_count为0！但是layer 仍然拥有shared_ptr<Obj>。

下面的代码是重现的最小示例。我注意到我的代码有一个引用循环，但我不知道如何解决这个问题，除非在 App 类中使用 obj 的原始指针。

我在App 中使用shared_ptr 代替obj，因为App 拥有obj 的共享所有权对我来说是有意义的。在这种情况下我不应该使用shared_ptr吗？

class App;

class Obj {
   public:
    ~Obj() { std::cout << "obj destruct" << std::endl; }
};

class Layer {
   public:
    Layer() { m_obj = std::make_shared<Obj>(); }

    ~Layer() { std::cout << m_obj.use_count() << std::endl; }

    void onAttach(App *app);

    void onDetach();

    std::shared_ptr<Obj> m_obj;

   private:
    App *m_app;
};

class LayerStack {
   public:
    void pushLayer(App *app, std::shared_ptr<Layer> layer) {
        m_layers.push_back(layer);
        layer->onAttach(app);
    }

    ~LayerStack() {
        for (auto &layer : m_layers) {
            layer->onDetach();
        }
    }

   private:
    std::vector<std::shared_ptr<Layer>> m_layers;
};

class App {
   public:
    App() {
        m_defaultLayer = std::make_shared<Layer>();
        m_stack.pushLayer(this, m_defaultLayer);
    }

    ~App() {}
    LayerStack m_stack;
    std::shared_ptr<Layer> m_defaultLayer;
    std::shared_ptr<Obj> m_activeObj;
};

void Layer::onAttach(App *app) {
    m_app = app;
    app->m_activeObj = m_obj;
    std::cout << m_obj.use_count() << std::endl;
}

void Layer::onDetach() {
    m_app->m_activeObj = nullptr;
    std::cout << m_obj.use_count() << std::endl;
}

int main() {
 A a;
}

输出：

2
obj destruct
-923414512
-923414512

Answer 1

您在 m_activeObj 的生命周期结束后访问它，因此您的程序的行为是未定义的。

事件顺序如下：

1. App 对象超出范围
2. ~App 运行
3. m_activeObj 被销毁；在此之后，它的生命周期结束，无法再访问
4. m_defaultLayer 被销毁
5. m_stack 被销毁
   1. m_layers[0].onDetach() 被调用
   2. onDetach 将 m_app->m_activeObj 设置为 nullptr，但其生命周期已经结束，因此行为未定义。
6. 其他无关的东西；你已经完蛋了。

解决方案是对事物进行重新排序，这样您就不会在其生命周期结束后访问m_activeObj。要么将 m_stack 的声明移到 m_activeObj 之后，使其首先被销毁，要么在 ~App 中手动清除它。