weak_ptr<T>智能指针

　　weak_ptr是为配合shared_ptr而引入的一种智能指针，它更像是shared_ptr的一个助手，而不是智能指针，因为它不具有普通指针的行为，没有重载operator*和operator->，它的最大作用在于协助shared_ptr，像旁观者那样观测资源的使用情况。

　　但它有一个很大的缺点，那就是不能管理循环引用的对象。　　

#include <boost/shared_ptr.hpp>
#include <iostream>
using namespace std;

class Parent;
class Child;
typedef boost::shared_ptr<Parent> parent_ptr;
typedef boost::shared_ptr<Child> child_ptr;

class Child
{
public:
    Child()
    {
        cout << "Child ..." << endl;
    }
    ~Child()
    {
        cout << "~Child ..." << endl;
    }
    parent_ptr parent_;
};

class Parent
{
public:
    Parent()
    {
        cout << "Parent ..." << endl;
    }
    ~Parent()
    {
        cout << "~Parent ..." << endl;
    }
    child_ptr child_;
};

int main(void)
{
    parent_ptr parent(new Parent);
    child_ptr child(new Child);
    parent->child_ = child;
    child->parent_ = parent;

    return 0;
}

 

　　　　　　　　

 

　　如上述程序的例子，运行程序可以发现Child 和 Parent 构造函数各被调用一次，但析构函数都没有被调用。由于Parent和Child对象互相引用，它们的引用计数最后都是1，不能自动释放，并且此时这两个对象再无法访问到。这就引起了内存泄漏。

 

　　其中一种解决循环引用问题的办法是 手动打破循环引用，如在return 0; 之前加上一句 parent->child_.reset(); 此时

　　　　　　　　

　　当栈上智能指针对象child 析构，Child 对象引用计数为0，析构Chlid 对象，它的成员parent_ 被析构，则Parent 对象引用计数减为1，故当栈上智能指针对象parent 析构时，Parent 对象引用计数为0，被析构。

 

但手动释放不仅麻烦而且容易出错，这里主要介绍一下弱引用智能指针 weak_ptr<T> 的用法，下面是简单的定义：

　　

amespace boost
{

    template<typename T> class weak_ptr
    {
    public:
        template <typename Y>
        weak_ptr(const shared_ptr<Y> &r);

        weak_ptr(const weak_ptr &r);

        template<class Y>
        weak_ptr &operator=( weak_ptr<Y> && r );

        template<class Y>
        weak_ptr &operator=(shared_ptr<Y> const &r);


        ~weak_ptr();

        bool expired() const;
        shared_ptr<T> lock() const;
    };
}

两个常用的功能函数：expired()用于检测所管理的对象是否已经释放；lock()用于获取所管理的对象的强引用智能指针。

强引用与弱引用：

强引用，只要有一个引用存在，对象就不能释放

弱引用，并不增加对象的引用计数（实际上是不增加use_count_， 会增加weak_count_）；但它能知道对象是否存在

通过weak_ptr访问对象的成员的时候，要提升为shared_ptr

如果存在，提升为shared_ptr(强引用）成功
如果不存在，提升失败

 

对于上述的例子，只需要将Parent 类里面的成员定义改为如下，即可解决循环引用问题：

class Parent
{
public:
    boost::weak_ptr<parent> child_;
};

　　　　　　

　　因为此例子涉及到循环引用，而且是类成员引用着另一个类，涉及到两种智能指针，跟踪起来难度很大，我也没什么心情像分析shared_ptr 一样画多个图来解释流程，这个例子需要解释的代码远远比shared_ptr 多，这里只是解释怎样使用。

 　　下面再举个例子说明lock()  和 expired() 函数的用法：

    

#include <boost/shared_ptr.hpp>
#include <boost/weak_ptr.hpp>
#include <boost/scoped_array.hpp>
#include <boost/scoped_ptr.hpp>
#include <iostream>
using namespace std;

class X
{
public:
    X()
    {
        cout << "X ..." << endl;
    }
    ~X()
    {
        cout << "~X ..." << endl;
    }

    void Fun()
    {
        cout << "Fun ..." << endl;
    }
};
int main(void)
{
    boost::weak_ptr<X> p;
    boost::shared_ptr<X> p3;
    {
        boost::shared_ptr<X> p2(new X);
        cout << p2.use_count() << endl;
        p = p2;
        cout << p2.use_count() << endl;

        /*boost::shared_ptr<X> */
        p3 = p.lock();
        cout << p3.use_count() << endl;
        if (!p3)
            cout << "object is destroyed" << endl;
        else
            p3->Fun();
    }
    /*boost::shared_ptr<X> p4 = p.lock();
    if (!p4)
        cout<<"object is destroyed"<<endl;
    else
        p4->Fun();*/

    if (p.expired())
        cout << "object is destroyed" << endl;
    else
        cout << "object is alived" << endl;

    return 0;
}

　　

　　从输出可以看出，当p = p2; 时并未增加use_count_，所以p2.use_count() 还是返回1，而从p 提升为 p3，增加了use_count_， p3.use_count() 返回2；出了大括号，p2 被析构，use_count_ 减为1，程序末尾结束，p3 被析构，use_count_ 减为0，X 就被析构了。

 

总结：

　　weak_ptr是一个“弱”指针，但它能够完成一些特殊的工作，足以证明它的存在价值。

　　weak_ptr被设计为与shared_ptr共同工作，可以从一个shared_ptr或者另一个weak_ptr对象构造，获得资源的观测权。但weak_ptr没有共享资源，它的构造不会引起指针引用计数的增加。同样，在weak_ptr析构时也不会导致引用计数的减少，它只是一个静静地观察者。

　　使用weak_ptr的成员函数use_count()可以观测资源的引用计数，另一个成员函数expired()的功能等价于use_count() == 0，但更快，表示观测的资源（也就是shared_ptr管理的资源）已经不复存在了。

　　weak_ptr 没有重载operator*和->，这是特意的，因为它不共享指针，不能操作资源，这是它弱的原因。但它可以使用一个非常重要的成员函数lock()从被观测的shared_ptr获得一个可用的shared_ptr对象，从而操作资源。当expired() == true的时候，lock()函数将返回一个存储空指针的shared_ptr。