弱引用指针weak_ptr是用来监视shared_ptr的,不会使引用计数器加1,它不管理shared_ptr内部的指针,主要是为了监视shared_ptr的生命周期,更像是shared_ptr的一个助手。weak_ptr没有重载操作符*和->,因为它不共享指针,不能操作资源,主要是为了通过shared_ptr获得资源的监测权,它的构造函数不会增加引用计数,它的析构不会减少引用计数,纯粹只是作为一个旁观者来监视shared_ptr中管理的资源是否存在。weak_ptr还可以用来返回this指针和解决循环引用的问题。
weak_ptr基本用法
1、通过use_count()方法来获得当前观测资源的引用计数,代码如下:
#include <memory>
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{shared_ptr<int> sp(new int(1));weak_ptr<int> wp(sp);///输出1cout << sp.use_count() << endl;///输出1cout << wp.use_count() << endl;shared_ptr<int> sp2(new int(2));sp2 = sp;///输出2cout << sp.use_count() << endl;return 0;
}
2、通过expired()方法来判断所检测的资源是否已经被释放,代码如下:
#include <memory>
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{shared_ptr<int> sp(new int(1));weak_ptr<int> wp(sp);if (wp.expired()){cout << "weak_ptr无效,所监视的智能指针被释放" << endl;}else{cout << "weak_ptr 有效" << endl;}return 0;
}
3、通过lock方法来获取所监视的shared_ptr,代码如下:
#include <memory>
#include <iostream>
using namespace std;std::weak_ptr<int> gw;void f()
{if (gw.expired()) ///所监听的shared_ptr是否被释放{cout << "gw is exipired" << endl;}else{auto spt = gw.lock();cout << *spt << endl;}
}int main()
{{shared_ptr<int> sp(new int(1));gw = sp;f();}f();return 0;
}
输出如下:
1
gw is expired
weak_ptr返回this指针
不能直接将this指针返回为shared_ptr,需要通过派生std::enable_shared_from_this类,并通过其方法shared_from_this来返回智能指针,原因是std::enable_shared_from_this类中有一个weak_ptr,这个weak_ptr用来观测this指针,调用shared_from_this()方法时,会调用内部这个weak_ptr的lock()方法,将所观测的shared_ptr返回,看下面代码:
#include <memory>
#include <iostream>
#include <string>
#include <string.h>
using namespace std;struct A : public std::enable_shared_from_this<A>
{shared_ptr<A> GetSelf(){return shared_from_this();}///析构函数调用了1次~A(){cout << "delete A" << endl;}
};int main()
{shared_ptr<A> sp1(new A);shared_ptr<A> sp2 = sp1->GetSelf();return 0;
}
输出结果如下:
deleted A
在外面创建A对象的智能指针和通过该对象返回this的智能指针都是安全的,因此shared_from_this是内部的weak_ptr调用lock()方法之后返回的智能指针,在离开作用域之后,sp1的引用计数减为0,A对象会被析构,不会出现A对象被析构两次的问题。
weak_ptr解决循环引用问题
智能指针的循环引用会导致内存泄漏问题,请看下面的代码:
#include <memory>
#include <iostream>
#include <string>
#include <string.h>
using namespace std;struct A;
struct B;struct A
{std::shared_ptr<B> bptr;~A(){cout << "A is deleted" << endl;}
};struct B
{std::shared_ptr<A> aptr;~B(){cout << "B is deleted" << endl;}
};int main()
{{///析构函数没有被调用shared_ptr<A> ap(new A);shared_ptr<B> bp(new B);ap->bptr = bp;bp->aptr = ap;///引用计数为2cout << "ap use_count: " << ap.use_count() << endl;cout << "bp use_count: " << bp.use_count() << endl;}return 0;
}
在这个例子中,由于循环引用导致ap和bp的引用计数都为2,离开作用域之后引用计数减为1,不会去删除指针,导致内存泄漏。通过weak_ptr就可以解决这个问题,只要将A或者B的任意一个成员变量改为weak_ptr即可。
struct A;
struct B;struct A
{std::shared_ptr<B> bptr;~A(){cout << "A is deleted" << endl;}
};struct B
{std::weak_ptr<A> aptr;~B(){cout << "B is deleted" << endl;}
};int main()
{{shared_ptr<A> ap(new A);shared_ptr<B> bp(new B);ap->bptr = bp;bp->aptr = ap;///引用计数为1cout << "ap use_count: " << ap.use_count() << endl;cout << "bp use_count: " << bp.use_count() << endl;}return 0;
}
输出如下:
ap use_count: 1
bp use_count: 2
A is deleted
B is deleted
这样在对B的成员赋值时,即执行bp->aptr = ap;时,由于aptr是weak_ptr,它并不会增加引用计数,所以ap的引用计数仍然会是1,在离开作用域之后,ap的引用计数会减少为0,A指针会被析构,析构后其内部的ptr的引用计数为减为1,然后再离开作用域后bp引用计数又从1减到0,B对象也会被析构,不会发生内存泄漏。