一个类继承std::enable_shared_from_this代码示例

### 关于 `std::shared_ptr` 和 `this` 指针的问题 直接将 `this` 指针传递给 `std::shared_ptr<T>(this)` 存在一个潜在的风险，即它会创建一个新的独立的 `std::shared_ptr` 实例[^1]。这个新实例不会与已经存在的任何其他 `std::shared_ptr` 共享引用计数器，因此可能会导致对象被多次释放，进而引发未定义行为。 为了避免这种问题的发生，C++ 提供了一个专门设计的工具——`std::enable_shared_from_this` 类模板[^2]。通过继承自 `std::enable_shared_from_this<T>`，类可以获得一种安全的方式来获取当前对象的一个新的 `std::shared_ptr` 实例，而无需担心重复删除或破坏现有的引用计数机制。具体来说，当调用成员函数 `shared_from_this()` 时，其内部逻辑实际上是基于已有的弱引用 (`std::weak_ptr`) 来构建一个新的强引用(`std::shared_ptr`)[^4]。 下面是一个典型的实现方式： ```cpp #include <memory> #include <iostream> class Test : public std::enable_shared_from_this<Test> { public: void func() { // 使用 shared_from_this 安全地获得一个指向自身的 shared_ptr std::shared_ptr<Test> pTest = shared_from_this(); std::cout << "Reference count: " << pTest.use_count() << "\n"; } }; int main() { auto pTest = std::make_shared<Test>(); pTest->func(); return 0; } ``` 在这个例子中，我们展示了如何利用 `std::enable_shared_from_this` 避免手动构造 `std::shared_ptr` 带来的风险。注意，在实际应用过程中应当始终优先考虑使用 `std::make_shared` 而不是裸 new 运算符来初始化对象，这样可以确保从一开始就正确设置好所有的智能指针关系[^3]。 此外需要注意的是，虽然这里讨论的重点在于解决由错误使用 `std::shared_ptr` 导致的对象生命周期管理难题，但在某些情况下如果只需要单一所有权模型，则应选用更轻量级且语义清晰的 `std::unique_ptr`[^5]。 ---

<think>好的，我现在需要解释一下`std::enable_shared_from_this`这个C++标准库中的类。用户可能对它的用途和用法不太清楚，所以我要一步步理清楚思路，确保回答准确且易于理解。 首先，我应该回忆一下这个类的基本作用。记得它主要用于解决当一个类的对象已经被某个`shared_ptr`管理时，如何安全地获取该对象的另一个`shared_ptr`的问题。这样可以避免创建多个控制块，防止未定义行为，比如双重删除。 接下来，我需要考虑用户可能遇到的问题场景。比如，在一个类的成员函数中，如果对象已经被`shared_ptr`管理，想要传递自身的`shared_ptr`给其他函数，如果直接使用`this`指针创建新的`shared_ptr`，会导致两个独立的`shared_ptr`指向同一个对象，各自拥有一个引用计数，这样当其中一个计数归零时，对象会被删除，另一个就成了悬垂指针，导致问题。 然后，`std::enable_shared_from_this`的解决方案。这个类提供了一个成员函数`shared_from_this()`，返回当前对象的`shared_ptr`，并且这个`shared_ptr`与之前管理该对象的`shared_ptr`共享同一个控制块。因此，正确使用可以避免创建多个控制块，确保引用计数正确。 接下来，我需要说明如何使用这个类。用户需要让他们的类公有继承自`std::enable_shared_from_this<T>`，其中T是类自身的名字。然后，在需要获取`shared_ptr`的地方调用`shared_from_this()`方法。需要注意的是，这种方法只能在对象已经被`shared_ptr`管理的情况下使用，否则会抛出异常。 可能还需要提到构造函数和析构函数中的使用限制，因为在构造和析构过程中，对象可能尚未被`shared_ptr`完全管理，此时调用`shared_from_this()`会导致未定义行为。 另外，应该给出一个简单的代码示例，说明如何正确继承和使用。例如： class MyClass : public std::enable_shared_from_this<MyClass> { public: void doSomething() { std::shared_ptr<MyClass> self = shared_from_this(); // 使用self } }; 同时，必须强调在创建对象时，必须使用`std::make_shared`或者直接通过`std::shared_ptr`的构造函数，而不是裸指针，否则`enable_shared_from_this`无法正确工作。 可能还需要说明内部实现的大致原理，即`enable_shared_from_this`内部保存了一个指向控制块的弱指针，当调用`shared_from_this()`时，会尝试将这个弱指针提升为`shared_ptr`，如果成功则返回，否则抛出异常。 最后，总结一下使用注意事项：必须公有继承，对象必须已经被`shared_ptr`管理，不能在构造函数和析构函数中使用，以及必须正确创建`shared_ptr`实例。 要确保语言通俗易懂，结构清晰，分步骤解释，并给出示例帮助理解。同时，检查是否有遗漏的关键点，比如为什么不能直接使用this创建shared_ptr，以及enable_shared_from_this如何解决这个问题。</think>`std::enable_shared_from_this` 是 C++ 标准库中的一个工具类，用于解决 **对象需要安全地获取自身的 `std::shared_ptr`** 的问题。以下逐步解释其作用、原理及用法： --- ### 1. **问题背景** 假设有一个类 `MyClass`，其对象被 `std::shared_ptr` 管理。在某个成员函数中，若需要将对象自身的 `std::shared_ptr` 传递给其他函数，直接使用 `this` 指针构造新的 `std::shared_ptr` 会导致错误： ```cpp class MyClass { public: void foo() { // 错误！会创建独立的控制块，导致双重释放 std::shared_ptr<MyClass> invalid_ptr(this); } }; int main() { auto obj = std::make_shared<MyClass>(); obj->foo(); // 调用后，invalid_ptr 和 obj 各自引用计数为1，导致重复析构 } ``` 此时，`invalid_ptr` 和 `obj` 指向同一对象，但引用计数独立。当两者超出作用域时，会分别析构对象，引发未定义行为。 --- ### 2. **解决方案：`enable_shared_from_this`** 通过继承 `std::enable_shared_from_this<T>`，类可以安全地获取与已有 `std::shared_ptr` 共享控制块的指针。 #### 步骤 1：公有继承 ```cpp class MyClass : public std::enable_shared_from_this<MyClass> { public: void foo() { // 正确！共享现有控制块 std::shared_ptr<MyClass> valid_ptr = shared_from_this(); } }; ``` #### 步骤 2：必须通过 `shared_ptr` 管理对象 ```cpp int main() { auto obj = std::make_shared<MyClass>(); // 必须用 make_shared 或 shared_ptr 构造函数 obj->foo(); // 安全使用 shared_from_this() } ``` --- ### 3. **核心原理** - `enable_shared_from_this` 内部保存了一个 **弱引用 (`weak_ptr`)**，指向当前对象的所有权控制块。 - 当调用 `shared_from_this()` 时，会尝试将弱引用提升为 `shared_ptr`： - 若对象已被 `shared_ptr` 管理，提升成功，返回共享控制块的 `shared_ptr`。 - 否则，抛出 `std::bad_weak_ptr` 异常。 --- ### 4. **使用注意事项** 1. **必须公有继承** 确保 `enable_shared_from_this` 能通过 CRTP 模式访问派生类的成员。 2. **对象必须已被 `shared_ptr` 管理** 未通过 `shared_ptr` 构造的对象调用 `shared_from_this()` 会抛出异常。 3. **禁止在构造/析构函数中使用** 构造和析构期间，对象可能尚未被 `shared_ptr` 完全托管，此时调用 `shared_from_this()` 会导致未定义行为。 --- ### 5. **典型应用场景** - **回调函数**：将对象自身的 `shared_ptr` 传递给异步回调。 - **链式调用**：在成员函数中返回当前对象的 `shared_ptr`。 - **观察者模式**：让观察者持有被观察对象的 `shared_ptr`。 --- ### 6. **代码示例** ```cpp #include <memory> #include <iostream> class MyClass : public std::enable_shared_from_this<MyClass> { public: void process() { // 获取当前对象的 shared_ptr auto self = shared_from_this(); std::cout << "Use count: " << self.use_count() << std::endl; } }; int main() { auto obj = std::make_shared<MyClass>(); obj->process(); // 输出 Use count: 2（obj 和 self 共享） return 0; } ``` --- ### 7. **总结** - **作用**：安全获取与现有 `shared_ptr` 共享控制块的指针，避免多控制块导致的未定义行为。 - **关键点**：公有继承、必须通过 `shared_ptr` 管理对象、禁止在构造/析构中使用。 - **底层机制**：通过内部弱引用 (`weak_ptr`) 提升为 `shared_ptr`。