某日二師兄參加XXX科技公司的C++工程師開發崗位第19面:
面試官:什么是智能指標?
二師兄:智能指標是C++11引入的類模板,用于管理資源,行為類似于指標,但不需要手動申請、釋放資源,所以稱為智能指標,
面試官:C++11引入了哪些智能指標?
二師兄:三種,分別是
shared_ptr
、unique_ptr
、和weak_ptr
,面試官:說一說三種指標的特征及用途,
二師兄:好的,
shared_ptr
使用了參考計數(use count
)技術,當復制個shared_ptr
物件時,被管理的資源并沒有被復制,而是增加了參考計數,當析構一個shared_ptr
物件時,也不會直接釋放被管理的的資源,而是將參考計數減一,當參考計數為0時,才會真正的釋放資源,shared_ptr
可以方便的共享資源而不必創建多個資源,
二師兄:
unique_ptr
則不同,unique_ptr
獨占資源,不能拷貝,只能移動,移動過后的unique_ptr
實體不再占有資源,當unique_ptr
被析構時,會釋放所持有的資源,
二師兄:
weak_ptr
可以解決shared_ptr
所持有的資源回圈參考問題,weak_ptr
在指向shared_ptr
時,并不會增加shared_ptr
的參考計數,所以weak_ptr
并不知道shared_ptr
所持有的資源是否已經被釋放,這就要求在使用weak_ptr
獲取shared_ptr
時需要判斷shared_ptr
是否有效,
struct Boo;
struct Foo{
std::shared_ptr<Boo> boo;
};
struct Boo{
std::shared_ptr<Foo> foo;
};
二師兄:Foo中有一個智能指標指向Goo,而Goo中也有一根智能指標指向Foo,這就是回圈參考,我們可以使用weak_ptr來解決這個文通,
Boo boo;
auto foo = boo.foo.lock();
if(foo)
{
//這里通過獲取到了foo,可以使用
}else
{
//這里沒有獲取到,不能使用
}
面試官:好的,智能指標是執行緒安全的嗎?
二師兄:是的,拋開型別T,智能指標是型別安全的,
面試官:為什么?
二師兄:因為智能指標底層使用的參考計數是
atomic
的原子變數,原子變數在自增自減時是執行緒安全的,這保證了多執行緒讀寫智能指標時是安全的,面試官:好的,為什么盡量不要使用裸指標初始化智能指標?
二師兄:因為可能存在同一個裸指標初始了多個智能指標,在智能指標析構時會造成資源的多次釋放,
面試官:為什么不要從智能指標中回傳裸指標呢?
二師兄:是因為如果回傳的裸指標被釋放了,智能指標持有的資源也失效了,對智能指標的操作是未定義的行為,
面試官:智能指標能夠持有陣列嗎?
二師兄:
shread_ptr
和unique_ptr
都可以持有陣列,面試官:那你知道在釋放資源的時候兩者有什么不同嗎?
二師兄:這個暫時還不清楚,,
面試官:可以使用靜態物件初始化智能指標嗎?
二師兄:讓我想想,,不可以,因為靜態物件的生命周期和行程一樣長,而智能指標的析構的時候會導致靜態資源被釋放,這會導致未定義的行為,
面試官:如果需要在一個類中實作一個方法,這個方法回傳這個類的
shread_ptr
實體,需要注意哪些東西?二師兄:需要繼承
std::enable_shared_from_this
類,方法回傳shared_from_this()
,
struct Foo : public std::enable_shared_from_this<Foo>
{
std::shared_ptr<Foo> get_foo()
{
return shared_from_this();
}
};
面試官:為什么不直接回傳this指標?
二師兄:額,,,不太清楚,但是這應該是個范式,
面試官:好的,今天的面試結束了,請回去等通知吧,
今天二師兄的表現不錯,讓我們看看一些回答的不太理想的地方吧,
智能指標是執行緒安全的嗎?
很遺憾,使用不當的時候并不是,
#include <iostream>
#include <memory>
#include <thread>
#include <chrono>
struct Foo
{
Foo(int i):i_(i){}
void print() {std::cout << i_ << std::endl;}
int i_;
};
int main(int argc, char const *argv[])
{
{
auto shptr = std::make_shared<Foo>(42);
std::thread([&shptr](){
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
shptr->print();
}).detach();
}
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
return 0;
}
// g++ test.cpp -o test -lpthread
// ./test
// Segmentation fault
當我們向另一個執行緒傳遞智能指標的參考時,由于use count
并沒有加1
,在shptr
析構時直接銷毀了管理的Foo
實體,所以在執行緒中執行shptr->print()
會引發coredump
,
修改起來也很簡單,把std::thread([&shptr]()
改成std::thread([shptr]()
即可,記住,智能指標盡量不要傳參考,
知道在釋放資源的時候
shread_ptr
和unique_ptr
有什么不同嗎?
這里需要在shared_ptr
構造時傳入deleter
,用來銷毀持有的陣列,而unique_ptr
無需此操作,因為unique_ptr
多載了unique_ptr(T[])
,
get_foo()
方法為什么不直接回傳this
指標?
參考 ”為什么盡量不要使用裸指標初始化智能指標“,聰明的小伙伴,想想如果多次呼叫get_foo()
會發生什么?
好了,今天二師兄的面試之旅到這里就結束了,感謝小伙伴的耐心閱讀,如果您覺得還不錯,請多多支持二師兄,拜謝~
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