C++智能指针weak_ptr创建和使用详解-二趣网

std::weak_ptr是 C++ 标准库中的一个智能指针类，用于解决std::shared_ptr可能引发的循环引用问题。循环引用可能导致内存泄漏，因为引用计数无法降为零，从而无法释放对象。

std::weak_ptr是一种弱引用，它允许你观测由std::shared_ptr管理的对象，但不会增加对象的引用计数。换句话说，std::weak_ptr不拥有所指向对象的所有权，因此不会影响对象的生命周期。当std::shared_ptr管理的对象被销毁后，对应的std::weak_ptr会自动失效，指向空值。

weak_ptr 创建和使用

我们不会直接创建 weak_ptr 去管理动态对象
weak_ptr 只能通过 shared_ptr 对象创建
weak_ptr 引用 shared_ptr 对象时，并不会增加引用计数
weak_ptr 不直接操作 shared_ptr 管理的对象，但允许间接操作 shared_ptr 管理的对象

#if 1

#include <iostream>

usingnamespacestd;

classPerson

{

public:

Person(int,int)

{

cout <<"构造函数"<< endl;

}

voidshow()

{

cout <<"Person::show 函数"<< endl;

}

~Person()

{

cout <<"析构函数"<< endl;

}

};

voidtest()

{

// weak_ptr 是对 shared_ptr 的辅助，其自身并不拥有资源所有权

shared_ptr<Person> sp1 = make_shared<Person>(10, 20);

// 通过拷贝 shared_ptr 对象创建 weak_ptr 对象

weak_ptr<Person> wp1(sp1);

// weak_ptr 使用时，不能直接访问对象成员

// 必须使用 lock 方法返回一个 shared_ptr 对象（会增加引用）

if(wp1.expired())

{

return;

}

auto sp2 = wp1.lock();

sp2->show();

// 可以将 shared_ptr 赋值给 weak_ptr 对象

weak_ptr<Person> wp2;

wp2 = sp1;

// weak_ptr 相当于一个不增加引用的 shared_ptr

cout <<"sp1:"<< sp1.use_count() << endl;

cout <<"sp2:"<< sp2.use_count() << endl;

cout <<"wp1:"<< wp1.use_count() << endl;

cout <<"wp2:"<< wp2.use_count() << endl;

}

intmain()

{

test();

return0;

}

#endif

构造函数

Person::show 函数

sp1:2

sp2:2

wp1:2

wp2:2

析构函数

shared_ptr 引用计数的缺陷

shared_ptr 以引用计数机制实现了对象共享，但是，引用计数机制本身存在一个自身难以解决的问题：循环引用。

#if 1

#include <iostream>

usingnamespacestd;

// 双向链表节点

classLinkNode

{

public:

LinkNode(intvalue)

{

cout <<"LinkNode 构造函数"<< endl;

data = value;

}

~LinkNode()

{

cout <<"LinkNode 析构函数"<< endl;

}

public:

intdata;

shared_ptr<LinkNode> prev;

shared_ptr<LinkNode> next;

};

voidtest()

{

// 创建两个链表节点

shared_ptr<LinkNode> node1(newLinkNode(10));

shared_ptr<LinkNode> node2(newLinkNode(20));

// 建立节点之间的关系

node1->next = node2;

node2->prev = node1;

}

intmain()

{

test();

return0;

}

#endif

我们对链表节点使用 shared_ptr 进行了管理，防止出现忘记释放而导致的内存泄漏。但是，通过程序运行的结果看到，两个 LinkNode 只调用了构造函数，并没有调用析构函数，出现了内存泄漏产生。

这是由于什么原因导致的呢？

由于循环引用，导致两个 LinkNode 关联的引用计数为 2
当 test 函数生命周期结束，node1 和 node2 的析构函数调用，两个 LinkNode 对象引用计数 -1，引用计数为 1
只有当 LinkNode 实际被销毁时，才会调用 prev 和 next 的析构函数。

第 2、3 点是一对矛盾的存在：

只有 prev 和 next 被销毁，LinkNode 才会被真正释放
只有两个 LinkNode 被释放，prev 和 next 才会被销毁

weak_ptr 使用示例

当一个对象持有对另一个对象的引用，而后者又持有对前者的引用时，就会产生循环引用。所以，要打破这种循环的话，可以使用在发生循环引用的地方使用弱引用。

#if 1

#include <iostream>

usingnamespacestd;

// 双向链表节点

classLinkNode

{

public:

LinkNode(intvalue)

{

cout <<"LinkNode 构造函数"<< endl;

data = value;

}

~LinkNode()

{

cout <<"LinkNode 析构函数"<< endl;

}

public:

intdata;

// 使用 weak_ptr 代替 shared_ptr

weak_ptr<LinkNode> prev;

weak_ptr<LinkNode> next;

};

voidtest()

{

// 创建两个链表节点

shared_ptr<LinkNode> node1(newLinkNode(10));

shared_ptr<LinkNode> node2(newLinkNode(20));

// 建立节点之间的关系

node1->next = node2;

node2->prev = node1;

}

intmain()

{

test();

return0;

}

#endif

到此这篇关于C++智能指针weak_ptr创建和使用详解的文章就介绍到这了

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