智能指针——weak

1. 开篇

正式介绍weak_ptr之前，先来复习一下shared_ptr 的一些知识。
我们知道shared_ptr是采用引用计数的智能指针，多个shared_ptr实例可以指向同一个动态对象，并维护了一个共享的引用计数器。

对于引用计数法实现的计数，总是避免不了循环引用(或环形引用)的问题，shared_ptr也不例外。

示例

class Child;class Parent
{public:shared_ptr<Child> child;~Parent() { cout << "Bye Parent" << endl; }void hi() const { cout << "He1lo" << endl; }
};class Child
{public:shared_ptr<Parent> parent;~Child() { cout << "Bye Child" << endl; }
};int main()
{shared_ptr<Parent> parent = make_shared<Parent>();shared_ptr<Child> child = make_shared<Child>();parent->child = child;child->parent = parent;child- >parent->hi();return 0;
}

运行结果

上面代码的运行结果，只打印出”Hello”，而并没有打印出"Bye Parent"或"Bye Child"，说明Parent和Child的析构函数并没有调用到。这是因为Parent和Child对象内部，具有各自指向对方的shared_ptr，加上parent和child这两个shared_ptr，说明每个对象的引用计数都是2。当程序退出时，即使parent和child被销毁，也仅仅是导致引用计数变为了1，因此并未销毁arent和Child对象。

parent->child = child;
child->parent = parent;

为了解决类似这样的问题，C++11引入了weak_ptr，来打破这种循环引用。

2. weak_ptr的概念

weak_ptr是为了配合shared_ptr而引入的一种智能指针，它指向一个由 shared_ptr管理的对象而不影响所指对象的生命周期，也就是将一个weak_ptr绑定到一个shared_ptr不会改变shared_ptr的引用计数。

不论是否有weak_ptr指向，一旦最后一个指向对象的shared_ptr被销毁，对象就会被释放。

从这个角度看，weak_ptr更像是shared_ptr的一个助手而不是智能指针。

3. weak_ptr的使用

3.1 如何创建weak_ptr实例

当我们创建一个weak_ptr时，需要用一个shared_ptr实例来初始化 weak_ptr，由于是弱共享，weak_ptr的创建并不会影响shared_ptr的引用计数值。

int main()
{shared_ptr<int> sp(new int(5));cout <<"创建前sp的引用计数:" << sp.use_count() << endl;   //use_count = 1weak_ptr<int> wp(sp);cout <<"创建后sp的引用计数: " << sp.use_count() << endl; //use_count = 1return 0;
}

3.2 如何判断weak_ptr指向对象是否存在

既然weak_ptr并不改变其所共享的shared_ptr实例的引用计数，那就可能存在weak_ptr指向的对象被释放掉这种情况。

这时，我们就不能使用weak_ptr直接访问对象。那么我们如何判断weak_ptr指向对象是否存在呢?
C++中提供了lock函数来实现该功能。
如果对象存在，lock()函数返回一个指向共享对象的shared_ptr，否则返回一个空shared_ptr。

class Object
{private:int value;
public:object(int x = 0) :value(x) { cout << "object Constructor.. ." << endl; }~object() { cout << "object Destructor..." <<endl; }int Getvalue() const { return value; }
};
int main()
{shared_ptr<Object> sp(new Object(10));weak_ptr<Object> wp(sp);//sp.reset(); //??if (shared_ptr<Object> pa = wp.lock()){cout << pa->GetValue() << endl;}else{//weak_ptr还提供了expired()函数来判断所指对象是否已经被销毁cout << wp.expired() << endl;cout << "wp引用的对象为空" <<endl;}return 0;
}

3.3 如何使用weak_ptr

weak_ptr并没有重载operator->和operator*操作符，因此不可直接通过weak_ptr使用对象，典型的用法是调用其lock函数来获得shared_ptr示例，进而访问原始对象。

使用weak_ptr来改造最前面的代码，打破循环引用问题。

class Child;class Parent
{public:weak_ptr<Child> child; //~parent() { cout << "Bye Parent" <<endl; }void hi() const { cout<< "Hello" << endl; }
};class Child
{public:weak_ptr<Parent> parent;   //~Child() { cout << "Bye Child" << endl; }
};int main()
{shared_ptr<Parent> parent = make_shared<Parent>();shared_ptr<Child> child = make_shared<Child>();parent->child = child;child->parent = parent;//child->parent->hi(); //??if(child->expired()) { child->parent.lock()->hi();   }return 0;
}