記一次詭異的內(nèi)存泄漏

#include
#include
#include

usingnamespacestd;

structA{
charbuffer[1024*1024*1024];//1GB
weak_ptrnext;
};

intmain(){
while(true){
autoa0=make_shared();
autoa1=make_shared();
autoa2=make_shared();
a0->next=a1;
a1->next=a2;
a2->next=a0;
//thisweak_ptrleak:
newweak_ptr{a0};
this_thread::sleep_for(chrono::seconds(3));
}
return0;
}

說實(shí)話，當(dāng)初看了這個(gè)代碼第一眼，是存在內(nèi)存泄漏的(new一個(gè)weak_ptr沒有釋放)，而沒有理解風(fēng)神這段代碼真正的含義，于是在本地把這段代碼編譯運(yùn)行了下，我的乖乖，內(nèi)存占用如圖：

emm，雖然存在內(nèi)存泄漏，但也不至于這么大，于是網(wǎng)上進(jìn)行了搜索，直至我看到了下面這段話：

make_shared 只分配一次內(nèi)存, 這看起來很好. 減少了內(nèi)存分配的開銷. 問題來了, weak_ptr 會(huì)保持控制塊(強(qiáng)引用, 以及弱引用的信息)的生命周期, 而因此連帶著保持了對(duì)象分配的內(nèi)存, 只有最后一個(gè) weak_ptr 離開作用域時(shí), 內(nèi)存才會(huì)被釋放. 原本強(qiáng)引用減為 0 時(shí)就可以釋放的內(nèi)存, 現(xiàn)在變?yōu)榱藦?qiáng)引用, 若引用都減為 0 時(shí)才能釋放, 意外的延遲了內(nèi)存釋放的時(shí)間. 這對(duì)于內(nèi)存要求高的場(chǎng)景來說, 是一個(gè)需要注意的問題.

如果介意上面new那點(diǎn)泄漏的話，不妨修改代碼如下：

#include
#include
#include

usingnamespacestd;

structA{
charbuffer[1024*1024*1024];//1GB
weak_ptrnext;
};

intmain(){
std::weak_ptrwptr;
{
autosptr=make_shared();
wptr=sptr;
}

this_thread::sleep_for(chrono::seconds(30));
return0;
}

template
inlineshared_ptr<_Tp>make_shared(_Args&&...__args){
typedeftypenamestd::remove_cv<_Tp>::type_Tp_nc;
returnstd::allocate_shared<_Tp>(std::allocator<_Tp_nc>(),
std::forward<_Args>(__args)...);
}

這個(gè)函數(shù)函數(shù)體只有一個(gè)std::allocate_shared，接著看它的定義：

template
inlineshared_ptr<_Tp>
allocate_shared(const_Alloc&__a,_Args&&...__args){
returnshared_ptr<_Tp>(_Sp_alloc_shared_tag<_Alloc>{__a},
std::forward<_Args>(__args)...);
}

創(chuàng)建了一個(gè)shared_ptr對(duì)象，看下其對(duì)應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)：

template
shared_ptr(_Sp_alloc_shared_tag<_Alloc>__tag,_Args&&...__args)
:__shared_ptr<_Tp>(__tag,std::forward<_Args>(__args)...){}

接著看__shared_ptr這個(gè)類對(duì)應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)：

template
__shared_ptr(_Sp_alloc_shared_tag<_Alloc>__tag,_Args&&...__args)
:_M_ptr(),_M_refcount(_M_ptr,__tag,std::forward<_Args>(__args)...)
{_M_enable_shared_from_this_with(_M_ptr);}

其中，_M_refcount的類型為__shared_count，也就是說我們通常所說的引用計(jì)數(shù)就是由其來管理。

因?yàn)檎{(diào)用make_shared函數(shù)，所以這里的_M_ptr指針也就是相當(dāng)于一個(gè)空指針，然后繼續(xù)看下_M_refcount（請(qǐng)注意_M_ptr作為參數(shù)傳入）定義：

template
__shared_count(_Tp*&__p,_Sp_alloc_shared_tag<_Alloc>__a,_Args&&...__args){
typedef_Sp_counted_ptr_inplace<_Tp,?_Alloc,?_Lp>_Sp_cp_type;//L1
typename_Sp_cp_type::__allocator_type__a2(__a._M_a);//L2
auto__guard=std::__allocate_guarded(__a2);
_Sp_cp_type*__mem=__guard.get();//L3
auto__pi=::new(__mem)_Sp_cp_type(__a._M_a,std::forward<_Args>(__args)...);//L4
__guard=nullptr;
_M_pi=__pi;
__p=__pi->_M_ptr();//L5
}

這塊代碼當(dāng)時(shí)看了很多遍，一直不明白在沒有顯示分配對(duì)象內(nèi)存的情況下，是如何使用placement new的，直至今天上午，靈光一閃，突然明白了，且聽慢慢道來。

首先看下L1行，其聲明了模板類_Sp_counted_ptr_inplace的別名為_Sp_cp_type，其定義如下：

template
class_Sp_counted_ptr_inplacefinal:public_Sp_counted_base<_Lp>
{
class_Impl:_Sp_ebo_helper<0,?_Alloc>
{
typedef_Sp_ebo_helper<0,?_Alloc>_A_base;

public:
explicit_Impl(_Alloc__a)noexcept:_A_base(__a){}

_Alloc&_M_alloc()noexcept{return_A_base::_S_get(*this);}

__gnu_cxx::__aligned_buffer<_Tp>_M_storage;
};
public:
using__allocator_type=__alloc_rebind<_Alloc,?_Sp_counted_ptr_inplace>;

//Allocparameterisnotareferencesodoesn'taliasanythingin__args
template
_Sp_counted_ptr_inplace(_Alloc__a,_Args&&...__args)
:_M_impl(__a)
{
//_GLIBCXX_RESOLVE_LIB_DEFECTS
//2070.allocate_sharedshoulduseallocator_traits::construct
allocator_traits<_Alloc>::construct(__a,_M_ptr(),
std::forward<_Args>(__args)...);//mightthrow
}

~_Sp_counted_ptr_inplace()noexcept{}

virtualvoid
_M_dispose()noexcept
{
allocator_traits<_Alloc>::destroy(_M_impl._M_alloc(),_M_ptr());
}

//Overridebecausetheallocatorneedstoknowthedynamictype
virtualvoid
_M_destroy()noexcept
{
__allocator_type__a(_M_impl._M_alloc());
__allocated_ptr<__allocator_type>__guard_ptr{__a,this};
this->~_Sp_counted_ptr_inplace();
}

private:
friendclass__shared_count<_Lp>;//Tobeabletocall_M_ptr().

_Tp*_M_ptr()noexcept{return_M_impl._M_storage._M_ptr();}

_Impl_M_impl;
};

這個(gè)類繼承于_Sp_counted_base，這個(gè)類定義不再次列出，需要注意的是其中有兩個(gè)變量：

_Atomic_word_M_use_count;//#shared
_Atomic_word_M_weak_count;//#weak+(#shared!=0)

第一個(gè)為強(qiáng)引用技術(shù)，也就是shared對(duì)象引用計(jì)數(shù)，另外一個(gè)為弱因?yàn)橛?jì)數(shù)。

繼續(xù)看這個(gè)類，里面定義了一個(gè)class _Impl，其中我們創(chuàng)建的對(duì)象類型就在這個(gè)類里面定義，即**__gnu_cxx::__aligned_buffer<_Tp> _M_storage;**

接著看L2，這行定義了一個(gè)對(duì)象__a2，其對(duì)象類型為using __allocator_type = __alloc_rebind<_Alloc, _Sp_counted_ptr_inplace>;，這行的意思是重新封裝rebind_alloc<_Sp_counted_ptr_inplace>

繼續(xù)看L3，在這一行中會(huì)創(chuàng)建一塊內(nèi)存，這塊內(nèi)存中按照順序?yàn)閯?chuàng)建對(duì)象、強(qiáng)引用計(jì)數(shù)、弱引用計(jì)數(shù)等(也就是說分配一大塊內(nèi)存，這塊內(nèi)存中 包含對(duì)象、強(qiáng)、弱引用計(jì)數(shù)所需內(nèi)存等)，在創(chuàng)建這塊內(nèi)存的時(shí)候，強(qiáng)、弱引用計(jì)數(shù)已經(jīng)被初始化

最后是L3，這塊調(diào)用了placement new來創(chuàng)建，其中調(diào)用了對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)：

template
_Sp_counted_ptr_inplace(_Alloc__a,_Args&&...__args)
:_M_impl(__a)
{
//_GLIBCXX_RESOLVE_LIB_DEFECTS
//2070.allocate_sharedshoulduseallocator_traits::construct
allocator_traits<_Alloc>::construct(__a,_M_ptr(),
std::forward<_Args>(__args)...);//mightthrow
}

newweak_ptr{a0};

template>
__weak_ptr(const__shared_ptr<_Yp,?_Lp>&__r)noexcept
:_M_ptr(__r._M_ptr),_M_refcount(__r._M_refcount)
{}

__weak_count(const__shared_count<_Lp>&__r)noexcept
:_M_pi(__r._M_pi)
{
if(_M_pi!=nullptr)
_M_pi->_M_weak_add_ref();
}

~__shared_count()noexcept
{
if(_M_pi!=nullptr)
_M_pi->_M_release();
}

template<>
inlinevoid
_Sp_counted_base<_S_single>::_M_release()noexcept
{
if(--_M_use_count==0)
{
_M_dispose();
if(--_M_weak_count==0)
_M_destroy();
}
}

__shared_ptr(_Sp_alloc_shared_tag<_Alloc>__tag,_Args&&...__args)
:_M_ptr(),_M_refcount(_M_ptr,__tag,std::forward<_Args>(__args)...)
{_M_enable_shared_from_this_with(_M_ptr);}

template<>
inlinevoid
_Sp_counted_ptr::_M_dispose()noexcept{}

template<>
inlinevoid
_Sp_counted_ptr::_M_dispose()noexcept{}

template<>
inlinevoid
_Sp_counted_ptr::_M_dispose()noexcept{}

virtualvoid
_M_destroy()noexcept
{
__allocator_type__a(_M_impl._M_alloc());
__allocated_ptr<__allocator_type>__guard_ptr{__a,this};
this->~_Sp_counted_ptr_inplace();
}