Android 中的智能指针是通过引用计数的方式方式来实现内存自动回收的。在大多数情况下我们使用强指针 sp 就好了，那么弱指针 wp 的存在意义有是什么呢？
从使用的角度来说，wp 扮演的是一个指针缓存的角色，想用时候可以用，但不想因此阻止资源被释放。其实，简单的裸指针也能很好地完成指针缓存的功能，其功能性并不是 wp 存在的必要条件。
wp 存在的核心原因是：解决循环引用导致的死锁问题。
1. 循环引用导致的死锁问题
接下来，我们就通过一个简单的示例程序来演示循环引用导致的死锁问题：
首先有两个类，其内部都有一个智能指针指向对方，形成循环引用：
Class A : public RefBase
{
public:
A()
{
}
virtual ~A()
{
}
void setB(sp& b)
{
mB = b;
}
private:
sp mB;
}
Class B : public RefBase
{
public:
B()
{
}
virtual ~B()
{
}
void setA(sp& a)
{
mA = a;
}
private:
sp mA;
}
整体结构如下图所示：
接下来看 main 函数：
int main(int argc, char** argv)
{
//初始化两个指针
A *a = new A();
B *b = new B();
// 触发构造函数调用 spA 内部强弱计数值 (1,1)
sp spA = a;
// 触发构造函数调用 spB 内部强弱计数值 (1,1)
sp spB = b;
//setB 内部有赋值操作 mB = b，触发等于操作符函数重载
//spB 内部强弱计数值 (2,2)
spA->setB(spB);
//setA 内部有赋值操作 mA = a，触发等于操作符函数重载
//spA 内部强弱计数值 (2,2)
spB->setA(spA);
return 0;
// spA 析构 内部强弱计数值 (1,1)，内存无法回收
// spB 析构 内部强弱计数值 (1,1)，内存无法回收
}
//等于操作符函数重载
template
sp& sp::operator =(const sp& other) {
// Force m_ptr to be read twice, to heuristically check for data races.
T* oldPtr(*const_cast(&m_ptr));
T* otherPtr(other.m_ptr);
// 强弱引用计数分别加 1
if (otherPtr) otherPtr->incStrong(this);
if (oldPtr) oldPtr->decStrong(this);
if (oldPtr != *const_cast(&m_ptr)) sp_report_race();
m_ptr = otherPtr;
return *this;
}
从这个示例可以看出，在循环引用的情况下，指针指针在作用域结束后，强弱引用计数值无法变回 (0,0)，内存无法回收，导致内存泄漏；
2. 解决方案
只需要把其中一个智能指针改为弱引用即可解决上面的问题：
Class A : public RefBase
{
public:
A()
{
}
virtual ~A()
{
}
void setB(sp& b)
{
mB = b;
}
private:
sp mB;
}
Class B : public RefBase
{
public:
B()
{
}
virtual ~B()
{
}
//函数参数也要变一下
void setA(sp& a)
{
//触发另外的等于操作符函数重载
mA = a;
}
private:
//这里改成 wp 弱引用
wp mA;
}
主函数稍作修改：
int main(int argc, char** argv)
{
//初始化两个指针
A *a = new A();
B *b = new B();
// 触发构造函数调用 spA 内部强弱计数值 (1,1)
sp spA = a;
// 触发构造函数调用 spB 内部强弱计数值 (1,1)
sp spB = b;
//setB 内部有赋值操作 mB = b，触发等于操作符函数重载
//spB 内部强弱计数值 (2,2)
spA->setB(spB);
//setA 内部有赋值操作 mA = a，触发等于操作符函数重载
//spA 内部强弱计数值 (1,2)
spB->setA(spA);
return 0;
// spB 析构 内部强弱计数值 (1,1)，内存无法回收
// spA 析构 内部强弱计数值 (0,1)，强引用为 0 ，回收 sp spA 内部的目标对象 A，
// 随着 A 的析构， A 的成员变量 mB 也开始析构， 目标对象 B 强弱引用计数减 1，内部强弱计数值变为 (0,0)，回收目标对象 B 以及内部管理对象，B 对象的内存回收工作完成，接着触发 B 对象的成员 mA 的析构函数
// mA 执行析构函数，弱引用计数减 1，内部强弱计数值变为 (0,0)，回收 A 对象内部对应的管理对象，A 对象的内存回收工作完成
}
//等于操作符函数重载
template
wp& wp::operator = (const sp& other)
{
weakref_type* newRefs =
other != nullptr ? other->createWeak(this) : nullptr; //增加弱引用计数
T* otherPtr(other.m_ptr);
if (m_ptr) m_refs->decWeak(this);
m_ptr = otherPtr;
m_refs = newRefs;
return *this;
}
当程序的一个引用修改为 wp 时，main 函数结束时：
- spB 析构 内部强弱计数值 (1,1)，内存无法回收
- spA 析构 内部强弱计数值 (0,1)，强引用为 0 ，回收 sp spA 内部的目标对象 A，
- 随着 A 的析构， A 的成员变量 mB 也开始析构， 目标对象 B 强弱引用计数减 1，内部强弱计数值变为 (0,0)，回收目标对象 B 以及内部管理对象，B 对象的内存回收工作完成，接着触发 B 对象的成员 mA 的析构函数
- mA 执行析构函数，弱引用计数减 1，内部强弱计数值变为 (0,0)，回收 A 对象内部对应的管理对象，A 对象的内存回收工作完成
这样就解决了上一节中提出的内存泄漏问题!
3. 总结
- wp 的基本作用：wp 扮演了指针缓存的角色，想用时候可以用，但不想因此阻止资源被释放
- wp 存在的根本原因：解决循环引用导致的死锁问题
关于
我叫阿豪，2015 年本科毕业于国防科学技术大学指挥信息系统专业，毕业后从事信息化装备的研发工作，主要研究方向是 Android Framework 与 Linux Kernel。
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