【问题解决】C++调用shared_from_this报错bad_weak_ptr解决方案

【问题解决】C++调用shared_from_this()报错bad_weak_ptr解决方案

一、问题背景

在 C++11 之前，通常使用 std::shared_ptr 来管理对象的生命周期，但如果一个对象需要在内部获取指向自身的 shared_ptr，就比较麻烦。直接构造一个 shared_ptr 会导致引用计数不正确，从而引发内存泄漏或悬空指针的问题。

因此，C++11 引入了 std::enable_shared_from_this，它提供了一种安全且高效的方式，让一个对象能够在内部获取指向自身的 shared_ptr。

通过继承 std::enable_shared_from_this，类可以调用 shared_from_this() 函数来获取指向自身的 shared_ptr。这个函数会保证 shared_ptr 的引用计数是正确的，避免了手动管理引用计数的复杂性。

二、正常情况

正常情况下，在Test函数中使用shared_from_this();，编译执行成功，可以捕获符合生命周期的this指针。

#include <memory>

class Node : public std::enable_shared_from_this<Node> {
public:
    Node() {}
    ~Node() {}
    void Test() {
        auto sharedThis = shared_from_this();
    }
};

int main() {
    std::shared_ptr<Node> node1 = std::make_shared<Node>();
    node1->Test();
    return 0;
}

三、异常情况

构造函数中调用shared_from_this()

#include <memory>

class Node : public std::enable_shared_from_this<Node> {
public:
    Node() {
        auto sharedThis = shared_from_this();
    }
    ~Node() {}
    void Test() {}
};

int main() {
    std::shared_ptr<Node> node1 = std::make_shared<Node>();
    node1->Test();
    return 0;
}

非unique_ptr构造enable_shared_from_this对象

#include <memory>

class Node : public std::enable_shared_from_this<Node> {
public:
    Node() {}
    ~Node() {}
    void Test() {
        auto sharedThis = shared_from_this();
    }
};

int main() {
    std::unique_ptr<Node> node1 = std::make_unique<Node>();
    node1->Test();
    return 0;
}

裸指针构造enable_shared_from_this对象

#include <memory>

class Node : public std::enable_shared_from_this<Node> {
public:
    Node() {}
    ~Node() {}
    void Test() {
        auto sharedThis = shared_from_this();
    }
};

int main() {
    Node* node1 = new Node();
    node1->Test();
    return 0;
}

以上三种情况都能编译成功，但执行时报错：

terminate called after throwing an instance of 'std::bad_weak_ptr'
  what():  bad_weak_ptr
Aborted (core dumped)

四、异常分析

查看c++ reference中std::bad_weak_ptr的描述：当shared_ptr指向一个已经被删除的对象时会抛出std::bad_weak_ptr异常。

std::bad_weak_ptr is the type of the object thrown as exceptions by the constructors of std::shared_ptr that take std::shared_ptr as the argument, when the std::shared_ptr refers to an already deleted object.
查看shared_ptr.h头文件中的shared_from_this()源码和_M_weak_this定义。

public:
  shared_ptr<_Tp>
  shared_from_this()
  { return shared_ptr<_Tp>(this->_M_weak_this); }

  shared_ptr<const _Tp>
  shared_from_this() const
  { return shared_ptr<const _Tp>(this->_M_weak_this); }

mutable weak_ptr<_Tp>  _M_weak_this;

发现shared_from_this()实现就是将一个weak_ptr的this指针转换成shared_ptr指针的过程。
构造函数中调用shared_from_this()时，Node实例还未被构造，_M_weak_this还未生成，所以报错bad_weak_ptr。
非unique_ptr构造enable_shared_from_this对象和裸指针构造enable_shared_from_this对象都不被std::shared_ptr管理，当调用shared_from_this()时，将导致未定义行为。

五、解决方案

对于构造函数中调用shared_from_this()的情况，应该避免在构造函数中调用shared_from_this()，解决办法即将相关逻辑移到函数中执行，在构造完成后调用相应函数以实现相同逻辑。
对于非unique_ptr构造enable_shared_from_this对象和裸指针构造enable_shared_from_this对象的情况，应使用std::make_shared或std::shared_ptr实现相关函数的构造，使构造出的对象受std::shared_ptr管理。

六、参考文档

C++ reference之std::bad_weak_ptr：https://en.cppreference.com/w/cpp/memory/bad_weak_ptr。
C++源码之shared_ptr.h头文件。

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