shared_ptr是带引用计数的智能指针，可以说大部分的情形选择用shared_ptr不会出问题。那么weak_ptr是什么，应该怎么用呢？
weak_ptr也是智能指针，但是比较弱，感觉没什么用。其实它的出现是伴随shared_ptr而来，尤其是解决了一个引用计数导致的问题：在存在循环引用的时候会出现内存泄漏。
关于循环引用，看下面这个小例子就足够了：
#include <iostream>
#include <boost/smart_ptr.hpp>
using namespace std;
using namespace boost;
class BB;
class AA
{
public:
AA() { cout << "AA::AA() called" << endl; }
~AA() { cout << "AA::~AA() called" << endl; }
shared_ptr<BB> m_bb_ptr; //!
};
class BB
{
public:
BB() { cout << "BB::BB() called" << endl; }
~BB() { cout << "BB::~BB() called" << endl; }
shared_ptr<AA> m_aa_ptr; //!
};
int main()
{
shared_ptr<AA> ptr_a (new AA);
shared_ptr<BB> ptr_b ( new BB);
cout << "ptr_a use_count: " << ptr_a.use_count() << endl;
cout << "ptr_b use_count: " << ptr_b.use_count() << endl;
//下面两句导致了AA与BB的循环引用，结果就是AA和BB对象都不会析构
ptr_a->m_bb_ptr = ptr_b;
ptr_b->m_aa_ptr = ptr_a;
cout << "ptr_a use_count: " << ptr_a.use_count() << endl;
cout << "ptr_b use_count: " << ptr_b.use_count() << endl;
}
可以看到由于AA和BB内部的shared_ptr各自保存了对方的一次引用，所以导致了ptr_a和ptr_b销毁的时候都认为内部保存的指针计数没有变成0，所以AA和BB的析构函数不会被调用。解决方法就是把一个shared_ptr替换成weak_ptr。
#include <iostream>
#include <boost/smart_ptr.hpp>
using namespace std;
using namespace boost;
class BB;
class AA
{
public:
AA() { cout << "AA::AA() called" << endl; }
~AA() { cout << "AA::~AA() called" << endl; }
weak_ptr<BB> m_bb_ptr; //!
};
class BB
{
public:
BB() { cout << "BB::BB() called" << endl; }
~BB() { cout << "BB::~BB() called" << endl; }
shared_ptr<AA> m_aa_ptr; //!
};
int main()
{
shared_ptr<AA> ptr_a (new AA);
shared_ptr<BB> ptr_b ( new BB);
cout << "ptr_a use_count: " << ptr_a.use_count() << endl;
cout << "ptr_b use_count: " << ptr_b.use_count() << endl;
//下面两句导致了AA与BB的循环引用，结果就是AA和BB对象都不会析构
ptr_a->m_bb_ptr = ptr_b;
ptr_b->m_aa_ptr = ptr_a;
cout << "ptr_a use_count: " << ptr_a.use_count() << endl;
cout << "ptr_b use_count: " << ptr_b.use_count() << endl;
}
关于shared_ptr与weak_ptr的使用
C++智能指针 weak_ptr
weak_ptr 是一种不控制对象生命周期的智能指针, 它指向一个 shared_ptr 管理的对象. 进行该对象的内存管理的是那个强引用的 shared_ptr. weak_ptr只是提供了对管理对象的一个访问手段.
weak_ptr 设计的目的是为配合 shared_ptr 而引入的一种智能指针来协助 shared_ptr 工作, 它只可以从一个 shared_ptr 或另一个 weak_ptr 对象构造, 它的构造和析构不会引起引用记数的增加或减少.
定义在 memory 文件中(非memory.h), 命名空间为 std.
weak_ptr 使用:
std::shared_ptr<int> sp(new int(10));
std::weak_ptr<int> wp(sp);
wp = sp;
printf("%d\n", wp.use_count()); // 1
wp.reset();
printf("%d\n", wp); // 0
// 检查 weak_ptr 内部对象的合法性.
if (std::shared_ptr<int> sp = wp.lock())
{
}
成员函数
weak_ptr 没有重载*和->但可以使用 lock 获得一个可用的 shared_ptr 对象. 注意, weak_ptr 在使用前需要检查合法性.
expired 用于检测所管理的对象是否已经释放, 如果已经释放, 返回 true; 否则返回 false.
lock 用于获取所管理的对象的强引用(shared_ptr). 如果 expired 为 true, 返回一个空的 shared_ptr; 否则返回一个 shared_ptr, 其内部对象指向与 weak_ptr 相同.
use_count 返回与 shared_ptr 共享的对象的引用计数.
reset 将 weak_ptr 置空.
weak_ptr 支持拷贝或赋值, 但不会影响对应的 shared_ptr 内部对象的计数.
使用 weak_ptr 解决 shared_ptr 因循环引有不能释放资源的问题
使用 shared_ptr 时, shared_ptr 为强引用, 如果存在循环引用, 将导致内存泄露. 而 weak_ptr 为弱引用, 可以避免此问题, 其原理:
对于弱引用来说, 当引用的对象活着的时候弱引用不一定存在. 仅仅是当它存在的时候的一个引用, 弱引用并不修改该对象的引用计数, 这意味这弱引用它并不对对象的内存进行管理.
weak_ptr 在功能上类似于普通指针, 然而一个比较大的区别是, 弱引用能检测到所管理的对象是否已经被释放, 从而避免访问非法内存。
注意: 虽然通过弱引用指针可以有效的解除循环引用, 但这种方式必须在程序员能预见会出现循环引用的情况下才能使用, 也可以是说这个仅仅是一种编译期的解决方案, 如果程序在运行过程中出现了循环引用, 还是会造成内存泄漏.
class CB;
class CA;
class CA
{
public:
CA(){}
~CA(){PRINT_FUN();}
void Register(const std::shared_ptr<CB>& sp)
{
m_spb = sp;
}
private:
std::weak_ptr<CB> m_spb;
};
class CB
{
public:
CB(){};
~CB(){PRINT_FUN();};
void Register(const std::shared_ptr<CA>& sp)
{
m_spa = sp;
}
private:
std::shared_ptr<CA> m_spa;
};
std::shared_ptr<CA> spa(new CA);
std::shared_ptr<CB> spb(new CB);
spb->Register(spa);
spa->Register(spb);
printf(
printf(
另外一个循环引用的例子
class Person : public enable_shared_from_this<Person>
{
public:
Person(const string& name)
: m_name {name}
{
}
~Person()
{
cout << "release " << m_name << endl;
}
string getName() const
{
return m_name;
}
void setFather(shared_ptr<Person> f)
{
m_father = f;
if (f)
{
f->m_kids.push_back(shared_from_this());
}
}
void setMother(shared_ptr<Person> m)
{
m_mother = m;
if (m)
{
m->m_kids.push_back(shared_from_this());
}
}
shared_ptr<Person> getKid(size_t idx)
{
if (idx < m_kids.size())
{
weak_ptr<Person> p = m_kids.at(idx);
if (!p.expired())
{
return p.lock();
}
}
return nullptr;
}
private:
string m_name;
shared_ptr<Person> m_father;
shared_ptr<Person> m_mother;
//vector<shared_ptr<Person>> m_kids; // 循环依赖
vector<weak_ptr<Person>> m_kids;
};
// 测试代码
shared_ptr<Person> jack {make_shared<Person>("Jack")};
shared_ptr<Person> lucy {make_shared<Person>("Lucy")};
shared_ptr<Person> john {make_shared<Person>("John")};
john->setFather(jack);
john->setMother(lucy);
auto p = jack->getKid();
if (p)
{
cout << p->getName() << endl;
}