1、為什么需要weak_ptr？

在正式介紹weak_ptr之前，我們先來回憶一下shared_ptr的一些知識。我們知道shared_ptr是采用引用計數的智能指針，多個shared_ptr實例可以指向同一個動態對象，并維護了一個共享的引用計數器。對于引用計數法實現的計數，總是避免不了循環引用（或環形引用）的問題，shared_ptr也不例外。

我們先來看看下面這個例子：

#include <iostream> #include <memory> #include <vector> using namespace std;class ClassB;class ClassA { public:ClassA() { cout << "ClassA Constructor..." << endl; }~ClassA() { cout << "ClassA Destructor..." << endl; }shared_ptr<ClassB> pb; // 在A中引用B };class ClassB { public:ClassB() { cout << "ClassB Constructor..." << endl; }~ClassB() { cout << "ClassB Destructor..." << endl; }shared_ptr<ClassA> pa; // 在B中引用A };int main() {shared_ptr<ClassA> spa = make_shared<ClassA>();shared_ptr<ClassB> spb = make_shared<ClassB>();spa->pb = spb;spb->pa = spa; std::cout?<<?"spa?use_cout:"?<<?spa.use_count()?<<?"?spb?use_cout:"?<<?spb.use_count()?<<?std::endl;　　//spa: 2 spb:2 　　// 函數結束，思考一下：spa和spb會釋放資源么？ 超過作用于時引用計數減一，此時為2，減一后不為0，所以內存不釋放 }

上面代碼的輸出如下：

ClassA Constructor... ClassB Constructor... Program ended with exit code: 0

從上面代碼中，ClassA和ClassB間存在著循環引用，從運行結果中我們可以看到：當main函數運行結束后，spa和spb管理的動態資源并沒有得到釋放，產生了內存泄露。為了解決類似這樣的問題，C++11引入了weak_ptr，來打破這種循環引用。

2、weak_ptr是什么？

weak_ptr是為了配合shared_ptr而引入的一種智能指針，它指向一個由shared_ptr管理的對象而不影響所指對象的生命周期，也就是將一個weak_ptr綁定到一個shared_ptr不會改變shared_ptr的引用計數。不論是否有weak_ptr指向，一旦最后一個指向對象的shared_ptr被銷毀，對象就會被釋放。從這個角度看，weak_ptr更像是shared_ptr的一個助手而不是智能指針。

3、weak_ptr如何使用？

接下來，我們來看看weak_ptr的簡單用法。

3.1如何創建weak_ptr實例

當我們創建一個weak_ptr時，需要用一個shared_ptr實例來初始化weak_ptr，由于是弱共享，weak_ptr的創建并不會影響shared_ptr的引用計數值。

示例：

{std::shared_ptr<int> fsPtr(new int(5));std::weak_ptr<int> fwPtr = fsPtr;//weak_ptr不會改變shared_ptr，但是會和shared_ptr的引用保持一致std::cout << "fsPtr use_count:" << fsPtr.use_count() << " fwPtr use_count:" << fwPtr.use_count() << std::endl;//fwPtr.lock()后會該變shared_ptr的引用計數(+1)//std::shared_ptr<int> fsPtr2 = fwPtr.lock();//std::cout << "fsPtr use_count:" << fsPtr.use_count() << " fwPtr use_count:" << fwPtr.use_count() << std::endl;//編譯報錯，weak_ptr沒有重載*，->操作符，因此不可直接通過weak_ptr使用對象,只能通過lock()使用shared_ptr來操作//std::cout << " number is " << *fwPtr << std::endl;fsPtr.reset();if (fwPtr.expired()){std::cout << "shared_ptr object has been destory" << std::endl;}std::shared_ptr<int> fsPtr3 = fwPtr.lock(); //fsPtr3為NULLstd::cout << " number is " << *fsPtr3 << std::endl;　　　　 //運行時中斷}

3.2如何判斷weak_ptr指向對象是否存在

既然weak_ptr并不改變其所共享的shared_ptr實例的引用計數，那就可能存在weak_ptr指向的對象被釋放掉這種情況。這時，我們就不能使用weak_ptr直接訪問對象。那么我們如何判斷weak_ptr指向對象是否存在呢？C++中提供了lock函數來實現該功能。如果對象存在，lock()函數返回一個指向共享對象的shared_ptr，否則返回一個空shared_ptr。

示例：

class A { public:A() : a(3) { cout << "A Constructor..." << endl; }~A() { cout << "A Destructor..." << endl; }int a; };int main() {shared_ptr<A> sp(new A());weak_ptr<A> wp(sp);//sp.reset();if (shared_ptr<A> pa = wp.lock()){cout << pa->a << endl;}else{cout << "wp指向對象為空" << endl;} }

試試把sp.reset()這行的注釋去掉看看結果有什么不同。

除此之外，weak_ptr還提供了expired()函數來判斷所指對象是否已經被銷毀。

示例：

class A { public:A() : a(3) { cout << "A Constructor..." << endl; }~A() { cout << "A Destructor..." << endl; }int a; };int main() {shared_ptr<A> sp(new A());weak_ptr<A> wp(sp);sp.reset(); // 此時sp被銷毀cout << wp.expired() << endl; // true表示已被銷毀，否則為false }

代碼輸入如下：

A Constructor... A Destructor...

3.3如何使用weak_ptr

weak_ptr并沒有重載operator->和operator *操作符，因此不可直接通過weak_ptr使用對象，典型的用法是調用其lock函數來獲得shared_ptr示例，進而訪問原始對象。

最后，我們來看看如何使用weak_ptr來改造最前面的代碼，打破循環引用問題。

class ClassB;class ClassA { public:ClassA() { cout << "ClassA Constructor..." << endl; }~ClassA() { cout << "ClassA Destructor..." << endl; }weak_ptr<ClassB> pb; // 在A中引用B };class ClassB { public:ClassB() { cout << "ClassB Constructor..." << endl; }~ClassB() { cout << "ClassB Destructor..." << endl; }weak_ptr<ClassA> pa; // 在B中引用A };int main() {shared_ptr<ClassA> spa = make_shared<ClassA>();shared_ptr<ClassB> spb = make_shared<ClassB>();spa->pb = spb;spb->pa = spa;// 函數結束，思考一下：spa和spb會釋放資源么？因為沒改變shared_ptr的引用計數，此時引用計數為1，超過作用域后自動釋放 }

輸出結果如下：

ClassA Constructor... ClassB Constructor... ClassA Destructor... ClassB Destructor... Program ended with exit code: 0

從運行結果可以看到spa和spb指向的對象都得到釋放！

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的C++ 11 创建和使用共享 weak_ptr的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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