UEC++ 智能指针——共享指针、共享引用、弱指针

C++中，往往令人头痛的是指针的管理问题！在对象动态构建时，我们需要将对象指针进行存储，一旦忘记释放，那么将会导致不可预估的错误。在C++中排查指针导致的内存泄漏问题实在令人头痛！在虚幻中，为了解决此类问题，加入了智能指针（共享指针，共享引用，弱指针），当我们使用动态方式构建对象时，再也不需要担心内存释放问题！指针的释放规则由引擎制定，包括释放时机！

1、自定义类

在构建自定义类时，我们经常遇到一种情况，当类中持有U类对象指针时，我们希望阻止垃圾回收器对对象释放。但是自定义类中又无法使用UPROPERTY宏，那么我们可以采取将类继承自FGCObject，并重写父类函数AddReferencedObjects。将需要阻止释放的指针加入到操作队列，以防止对象被垃圾回收器回收！

注意：当构建类被释放时（需要我们保证），并且调用其析构函数（析构函数需要重写父类析构函数），对象将自动清除其所添加的所有引用。

2、智能指针

• 虚幻中存在一套非常强大的动态内存管理机制，而这套机制中根本在于智能指针（非侵入式），并且UE的智能指针速度相比STL更快，速度和普通C++指针速度一样。
• 智能指针本质的目的是将释放内存工作进行托管。当两个智能指针指向同一个空间，一个设置为空，另一个不会跟随为空，智能指针设置为空并不是释放内存空间，只是在减少空间引用。

注意：智能指针只能使用于自定义类，U类禁止使用

共享指针和共享引用的优点：

三个指针

 3、共享指针

共享指针是虚幻中最常用的智能指针，在操作上可以帮助我们构建托管内存指针！共享指针本身非侵入式的，这使得指针的使用与操作和普通指针一致！共享指针支持主动指向空，并且共享指针是线程安全的，节省内存，性能高效

注意：构建自定义类时，需要使用 F 开头

 基本操作语法：

// 自定义类
class MX_API FTestClass
{
public:
    FTestClass();
    ~FTestClass();

    void TestFun();
};

    
　 　// 其他类
　　// 构建一个共享指针，但是没有维护任何空间
    TSharedPtr<FTestClass> Ftc01;// 不推荐
    // 构建一个共享指针，并维护一快内存
    TSharedPtr<FTestClass> Ftc02(new FTestClass());
    //MakeShareable函数是用来构建共享指针的快捷方式
    // 构建一个共享指针，并维护一快内存
    TSharedPtr<FTestClass> Ftc03 = MakeShareable(new FTestClass());
    // 解引用和操作
    Ftc02->TestFun();
    Ftc02.Get()->TestFun();
    (*Ftc02).TestFun();
    // 比较两个智能管理的内存是否是同一个
    if (Ftc02 == Ftc03) {}
    // 判断是否为空 注意操作函数是共享指针的成员函数
    if (Ftc02.IsValid()) {}
    // 注意操作函数是共享指针的成员函数
    if (Ftc02.Get() == nullptr) {}
    // 获取引用计时器 获得当前地址被引用个数
    Ftc02.GetSharedReferenceCount();
    // 释放
    Ftc02.Reset();
    Ftc03 = nullptr;

 4、共享引用

• 共享引用禁止为空，表明了共享引用创建后必须给予有效初始化，可以使得代码更加安全简洁，保证了对象访问的安全性。无法主动释放共享引用，可以跟随对象释放减少引用计数器
• 共享引用的安全性体现在，如果使用共享引用构建的对象，无法将对象空间设置为空。如果想释放内存，可以借助指向其他共享引用来减少引用计数，来释放空间
• 共享引用本质，无法主动减少引用计数器，只能通过被动方法，例如生命周期终结，共享引用易主

基本语法操作

    // 定义
    TSharedRef<FTestClass> Ftc01;// 错误执行将导致崩溃
    TSharedRef<FTestClass> Ftc02(new FTestClass);// 正确
    // 解引用操作
    Ftc02->TestFun();
    (*Ftc02).TestFun();
    // 返回cosnt 引用 ，禁止将对象主动释放
    const FTestClass& Ftc03 = Ftc02.Get();
    // 和共享指针转换
    // 共享引用支持隐式转换为共享指针，由于共享引用是安全的，所以转换是隐式转换
    TSharedPtr<FTestClass> Ftc04 = Ftc02;
    // 从共享指针转换到共享引用是不安全的，所以需要调用TS函数
    TSharedRef<FTestClass> Ftc05 = Ftc04.ToSharedRef();

5、弱指针

• 不会阻止对象的销毁，如果引用对象被销毁，则弱指针也将自动清空。一般弱指针的操作意图是保存了一个到达目标对象的指针，担不会控制该对象的生命周期，弱指针不会增加引用计数，可以用来断开引用循环问题。 、
• 无论谁销毁了对象，只要其对象被销毁，弱指针都将自动清空，这使你能够安全缓存指向可变对象的指针。这也意味着，弱指针可能会意外清空，并且，你可以使用弱指针断开引用循环。
• 当不再存在对对象的共享引用时，弱指针的对象将被销毁。
• 弱指针有助于表明意图。当你在某个类中看到一个弱指针时，你就会明白该类仅缓存指向对象的指针，它并不控制它的生命周期。

基本语法操作

    // 定义
    // 构建空的弱指针
    TWeakPtr<FTestClass> WpFtc01;
    // 利用共享指针构建弱指针
    TSharedPtr<FTestClass> PFtc;
    TWeakPtr<FTestClass> WpFtc02(PFtc);
    // 利用共享引用构建弱指针
    TSharedRef<FTestClass> RFtc;
    TWeakPtr<FTestClass> WpFtc03(RFtc);
    // 检查是否有效
    // 检查弱指针指向的对象空间是否存在
    if (WpFtc01.IsValid()) {}
    // 释放操作
    // 主动释放，但是不会影响引用计数
    WpFtc01 = nullptr;

总结

• 一块内存，如果存在有效引用（可直接到达内存的操作方式），则我们可以认为当前内存是有效并且合理的！但是当一块内存不存在引用，则我们可以视为此块内存为被弃用无效的，则可以回收重复利用，这就是内存垃圾回收机制的基本原理。
• 智能指针强调的是当前内存的使用者存在多少，当不存在时，进行回收！
• 注意：智能指针构建的均是栈对象数据类型