weak_ptr的用處_weak_ptr的作用_kyowill的博客-CSDN博客
循環(huán)引用問題
#include <memory>
class B; // 前向聲明
class A {
public:
std::shared_ptr<B> b_ptr;
};
class B {
public:
std::shared_ptr<A> a_ptr;
};
int main() {
std::shared_ptr<A> a = std::make_shared<A>();
std::shared_ptr<B> b = std::make_shared<B>();
a->b_ptr = b;
b->a_ptr = a;
return 0;
}
見上圖，當 main 函數(shù)結(jié)束時塔粒，a 和 b 這兩個共享指針會被銷毀，但是因為 a->b_ptr 和 b->a_ptr 的共享指針引用仍然存在，所以 A 和 B 對象共享指針引用計數(shù)都從2變?yōu)?静袖，于是這兩個對象都沒有正常銷毀
為了解決循環(huán)引用的問題房交，可以使用 std::weak_ptr盅惜，它可以避免形成循環(huán)引用徐绑，因為** std::weak_ptr 不會增加引用計數(shù)**邪驮。只有當需要使用對象時，可以將 std::weak_ptr 轉(zhuǎn)換成 std::shared_ptr傲茄，如果對象已經(jīng)被銷毀耕捞，則轉(zhuǎn)換會失敗。
以下是使用 std::weak_ptr 改進上述代碼的示例：
#include <memory>
class B; // Forward declaration
class A {
public:
std::shared_ptr<B> b_ptr;
};
class B {
public:
std::weak_ptr<A> a_ptr; // Using weak_ptr here
};
int main() {
std::shared_ptr<A> a = std::make_shared<A>();
std::shared_ptr<B> b = std::make_shared<B>();
a->b_ptr = b;
b->a_ptr = a;
return 0;
}
這樣烫幕，A 和 B 之間的循環(huán)引用就不會造成內(nèi)存泄漏。
具體說明 std::weak_ptr 轉(zhuǎn)換成 std::shared_ptr然后使用敞映？
當你需要使用 std::weak_ptr 指向的對象時较曼，你可以通過調(diào)用 std::weak_ptr 的 lock() 成員函數(shù)來嘗試將它轉(zhuǎn)換為一個有效的 std::shared_ptr。這個操作會檢查所指向的對象是否還存在振愿，如果存在捷犹，就會返回一個指向該對象的有效 std::shared_ptr，否則返回一個空的 std::shared_ptr冕末。
在你的代碼中萍歉，如果你需要使用 B 對象所指向的 A 對象，你可以這樣做：
#include <memory>
class B; // Forward declaration
class A {
public:
std::shared_ptr<B> b_ptr;
};
class B {
public:
std::weak_ptr<A> a_ptr; // Using weak_ptr here
};
int main() {
std::shared_ptr<A> a = std::make_shared<A>();
std::shared_ptr<B> b = std::make_shared<B>();
a->b_ptr = b;
b->a_ptr = a;
// Using weak_ptr to access the object
std::shared_ptr<A> a_from_b = b->a_ptr.lock();
if (a_from_b) {
// You can safely use a_from_b here
} else {
// The object has been destroyed
}
return 0;
}
在上面的代碼中档桃，通過調(diào)用 b->a_ptr.lock()枪孩，你可以獲得一個指向 A 對象的 std::shared_ptr，如果 A 對象仍然存在的話藻肄。如果 A 對象已經(jīng)被銷毀蔑舞，a_from_b 將會是一個空的 std::shared_ptr。這樣你就可以在使用對象之前檢查它是否還存在嘹屯，避免懸空指針的問題攻询。
注意
- 雖然通過弱引用指針可以有效的解除循環(huán)引用，但這種方式必須在能預見會出現(xiàn)循環(huán)引用的情況下才能使用州弟，即這個僅僅是一種編譯期的解決方案钧栖，如果程序在運行過程中出現(xiàn)了循環(huán)引用低零，還是會造成內(nèi)存泄漏的。因此拯杠，不要認為只要使用了智能指針便能杜絕內(nèi)存泄漏掏婶。
具體說明
weak_ptr是為配合shared_ptr而引入的一種智能指針，它更像是shared_ptr的一個助手阴挣，而不是一個智能指針气堕。它的最大作用在于協(xié)助shared_ptr工作，像旁觀者那樣觀測資源的使用情況畔咧。weak_ptr被設(shè)計為與shared_ptr協(xié)同工作茎芭，可以從一個shared_ptr或者另外一個weak_ptr對象構(gòu)造，獲得資源的觀測權(quán)限誓沸。但weak_ptr沒有共享資源梅桩，它的構(gòu)造不會引入指針引用技術(shù)的增加，同樣拜隧，weak_ptr析構(gòu)時也不會導致引用技術(shù)減少宿百，它只是一個靜靜的觀察著。weak_ptr的一個很重要作用是：打破循環(huán)引用洪添。
讓我們一步步來分析循環(huán)引用問題垦页。
- SharedPtrNode
#ifndef SHAREPTRNODE_H_
#define SHAREPTRNODE_H_
#include <iostream>
using namespace std;
#include <boost/smart_ptr.hpp>
using namespace boost;
class SharePtrNode {
public :
int spNodeId;
SharePtrNode();
SharePtrNode( int nId);
virtual ~SharePtrNode();
typedef boost::shared_ptr<SharePtrNode> ptr_type;
ptr_type next;
};
#endif /* SHAREPTRNODE_H_ */
#include "SharePtrNode.h"
#include <iomanip> //for setw and setfill
SharePtrNode::SharePtrNode():SharePtrNode(0) {
// TODO Auto-generated constructor stub
}
SharePtrNode::SharePtrNode( int nId)
{
spNodeId = nId;
cout << "SharePtrNode, [spNodeId:"
<< setw(4) << setfill( '0' ) << spNodeId << "]" << endl;
}
SharePtrNode::~SharePtrNode() {
// TODO Auto-generated destructor stub
cout << "~SharePtrNode, [spNodeId:"
<< setw(4) << setfill( '0' ) << spNodeId << "]" << endl;
}
一個SharePtrNode對象包含一個自身id(spNodeId)和一個指針：ptr_type next。這個指針是一個shared_ptr類型的指針干奢∪福基于上述SharePtrNode類，我們構(gòu)建一個簡單的使用場景：動態(tài)創(chuàng)建兩個SharePtrNode對象忿峻。
void Case03_ShareAndWeakPtrLoopRef_1()
{
auto sharedPtrNode1 = boost::make_shared<SharePtrNode>(1);
auto sharedPtrNode2 = boost::make_shared<SharePtrNode>(2);
}
由于是通過shared_ptr管理的兩個對象薄啥，因此，兩個對象會在函數(shù)退出時自動銷毀逛尚，且銷毀的順序與創(chuàng)建的順序相反垄惧。
——> Case03_ShareAndWeakPtrLoopRef_1
SharePtrNode, [spNodeId:0001]
SharePtrNode, [spNodeId:0002]
~SharePtrNode, [spNodeId:0002]
~SharePtrNode, [spNodeId:0001]
這種場景下一切似乎都非常合理。
引用示意圖如下：
那如果對case場景做進一步補充：將sharedPtrNode1的next指針指向sharedPtrNode2绰寞，會產(chǎn)生什么結(jié)果呢到逊？
void Case03_ShareAndWeakPtrLoopRef_2()
{
auto sharedPtrNode1 = boost::make_shared<SharePtrNode>(1);
auto sharedPtrNode2 = boost::make_shared<SharePtrNode>(2);
sharedPtrNode1->next = sharedPtrNode2;
}
這個時候，會有什么輸出出現(xiàn)呢克握？
——> Case03_ShareAndWeakPtrLoopRef_2
SharePtrNode, [spNodeId:0001]
SharePtrNode, [spNodeId:0002]
~SharePtrNode, [spNodeId:0001]
~SharePtrNode, [spNodeId:0002]
順序變了蕾管，為什么會這樣？因為在執(zhí)行sharedPtrNode1->next = sharedPtrNode2;的時候?qū)嶋H上SharedPtrNode2的引用計數(shù)已經(jīng)從1增加到了2菩暗，當函數(shù)退出時掰曾，首先SharedPtrNode2先析構(gòu)，此時SharedPtrNode2的引用技術(shù)從2減回到1停团，因為不到0旷坦，因此實際的SharedPtrNode2此時還不能銷毀掏熬，析構(gòu)函數(shù)沒有被調(diào)用。而此后SharedPtrNode1進行析構(gòu)秒梅，此時因為SharedPtrNode1的引用計數(shù)原本只有1旗芬，此時降低到0，因此SharedPtrNode1的析構(gòu)函數(shù)被調(diào)用：“~SharePtrNode, [spNodeId:0001]”捆蜀，在SharedPtrNode1進行析構(gòu)的時候疮丛，SharedPtrNode1的成員變量sharedPtrNode1->next也會一并析構(gòu)，此時由于next指向的節(jié)點引用計數(shù)已經(jīng)是1了辆它，析構(gòu)的時候誊薄，變成0，因此執(zhí)行最終指向節(jié)點的SharePtrNode2的析構(gòu)锰茉，因此“~SharePtrNode, [spNodeId:0002]”輸出呢蔫。這也就是為什么node2在node1之后析構(gòu)的原因。
引用示意圖如下：
- 共享指針就是用來管理對象的生命周期的飒筑，對象的是否析構(gòu)要看指向該對象的共享指針的引用計數(shù)是否降為0片吊，為0則析構(gòu)，否則不析構(gòu)协屡。（注意區(qū)分共享指針對象的析構(gòu)≠共享指針指向?qū)ο蟮奈鰳?gòu)）
- 析構(gòu)時俏脊，指向B的共享指針對象b先析構(gòu)，此時指向B的共享指針引用計數(shù)由2變?yōu)?肤晓，但不是0联予，所以B對象的析構(gòu)函數(shù)未被調(diào)用
- 而后，指向A的共享指針對象a先析構(gòu)材原，此時指向A的共享指針引用計數(shù)由1變?yōu)?，于是A的析構(gòu)函數(shù)被調(diào)用
- 由于對象A的析構(gòu)季眷，其成員——指向B對象的共享指針對象a被析構(gòu)余蟹，此時B的共享指針引用計數(shù)由1變?yōu)?，這時B的析構(gòu)函數(shù)被調(diào)用
- 這也就解釋了上述的析構(gòu)函數(shù)調(diào)用順序問題
在進一步構(gòu)建一個更為復雜一點的場景：再sharedPtrNode2的next指針指向sharedPtrNode1子刮，會產(chǎn)生什么結(jié)果呢威酒？
void Case03_ShareAndWeakPtrLoopRef_3()
{
auto sharedPtrNode1 = boost::make_shared<SharePtrNode>(1);
auto sharedPtrNode2 = boost::make_shared<SharePtrNode>(2);
sharedPtrNode1->next = sharedPtrNode2;
sharedPtrNode2->next = sharedPtrNode1;
}
我們可以看到，此時的輸出結(jié)果如下：
——> Case03_ShareAndWeakPtrLoopRef_3
SharePtrNode, [spNodeId:0001]
SharePtrNode, [spNodeId:0002]
兩個對象都值進行了初始化挺峡，而沒有進行析構(gòu)葵孤！
這里可參見開頭的解釋。
