【STL学习】智能指针之weak_ptr

简介

weak_ptr是shared_ptr的观察者，它不会干扰shared_ptr所共享对象的所有权，当一个weak_ptr所观察的shared_ptr要释放它的资源时，它会把相关的weak_ptr的指针设置为空，防止weak_ptr持有悬空的指针。为什么需要weak_ptr，很多情况下需要旁观或者使用一个共享资源，但不接受所有权，如为了防止递归的依赖关系，你就要旁观一个资源而不能拥有所有权，或者为了避免悬空指针（悬空指针和野指针的概念经常不太区分，都指那些指向已释放的或者访问受限制的内存的指针）。可以从一个weak_ptr构造一个shared_ptr以取得共享资源的所有权。

weak_ptr 的重要成员

	constexpr weak_ptr() noexcept;

  默认构造函数，不旁观任何资源

	template <class U> weak_ptr (const weak_ptr<U>& x) noexcept;

复制构造函数，让weak_ptr旁观x所引向的资源weak_ptr的引用计数不会变

	template <class U> weak_ptr (const shared_ptr<U>& x) noexcept;

  从一个shared_ptr构造一个weak_ptr，新的weak_ptr被配置为旁观x所引用的资源，x引用的资源计数不会改变，这意味着资源在析构时不会关心是否有weak_ptr在关注它。

	~weak_ptr();

  不改变引用计数，如果需要，析构函数会把*this与共享资源脱离开

	bool expired() const noexcept;

如果所观察的资源已经过期，即资源已经释放，返回true，如果保存的指针为非空，返回false

	shared_ptr<element_type> lock() const noexcept;

返回一个引向weak_ptr所观察的资源的shared_ptr，如果可以的话。如果没有这样的指针（即weak_ptr引向的是空指针），shared_ptr引向的也是空指针。否则shared_ptr所引向的资源的引用计数将正常递增。

  两种从weak_ptr生成shared_ptr的惯用法

weak_ptr是不允许访问资源的，有两种方法可以从weak_ptr创建shared_ptr：把weak_ptr传给shared_ptr的构造函数；或者调用weak_ptr的lock函数。选择哪一个方法取决于你认为一个空的weak_ptr是错误的抑或不是。shared_ptr的构造函数在接受一个空的weak_ptr指针时会抛出异常，如果使用lock成员函数，会在weak_ptr为空时返回一个空的shared_ptr。如果使用lock，正确方式是初始化时测试是否为空。

总结

weak_ptr是shared_ptr的一个重要伙伴，它允许我们打破递归的依赖关系，它还处理了一个关于悬空指针的常见问题，在共享一个资源时，它常用于那些不参与生存期管理的资源用户。不能使用裸指针，使用裸指针时无法知道资源是否已经被销毁，如果资源已经被释放，使用它将会引起灾难，通过使用weak_ptr，关于共享资源已被销毁的消息会通知所有观察它的weak_ptr。类似观察员模式的一个特例：当资源已经被销毁，所有对它感兴趣的都会收到消息。 

  对于以下情形要使用weak_ptr

打破递归的依赖关系

使用共享资源而不需要共享所有权

避免悬空的指针 

后记

本文出自beyond the C++  standard library，更多详情请自行查找本书。