C++11智能指针之weak_ptr详解

2020-06-09 13:00:50王旭

如题,我们今天要讲的是 C++11 引入的三种智能指针中的:weak_ptr。

在学习 weak_ptr 之前最好对 shared_ptr 有所了解。如果你还不知道 shared_ptr 是何物,可以看看另一篇文章:

【C++11新特性】 C++11智能指针之shared_ptr

1、为什么需要weak_ptr?

在正式介绍weak_ptr之前,我们先来回忆一下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。

我们先来看看下面这个例子:

#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;
 // 函数结束,思考一下:spa和spb会释放资源么?
}

上面代码的输出如下:

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

从上面代码中,ClassA和ClassB间存在着循环引用,从运行结果中我们可以看到:当main函数运行结束后,spa和spb管理的动态资源并没有得到释放,产生了内存泄露。

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是什么?

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如何使用?

接下来,我们来看看weak_ptr的简单用法。

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。

示例:

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 = 1

 weak_ptr<int> wp(sp);
 cout << "创建后sp的引用计数:" << sp.use_count() << endl; // use_count = 1
}