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C++11: std::weak_ptr

news 2025/8/24 15:40:23

1. 简介

weak_ptr智能指针的一种，主要是为了解决shared_ptr循环引用的问题。

2. 使用

weak_ptr主要有两种构造方式，一种是从shared_ptr，另外是一种是weak_ptr。

下面是一个例子，use_count是引用计数。

可以看到weak_ptr并不会增加引用计数。

#include <iostream>
#include <memory>int main()
{std::shared_ptr<int> sp( new int);std::weak_ptr<int> wp1; std::weak_ptr<int> wp2(wp1);std::weak_ptr<int> wp3(sp);std::cout << "use_count" << '\n';std::cout << "wp1: " << wp1.use_count() << '\n';std::cout << "wp2: " << wp2.use_count() << '\n';std::cout << "wp3: " << wp3.use_count() << '\n';return 0;
}

输出

use_count
wp1: 0
wp2: 0
wp3: 1

由于我weak_ptr只有对象的使用权而不管理对象的生命周期，

所以需要expired()先来判断使用的这个对象有没有过期。

下面是一个例子

#include <iostream>
#include <memory>int main () {std::shared_ptr<int> shared (new int(10));std::weak_ptr<int> weak(shared);std::cout << "1. weak " << (weak.expired()?"is":"is not") << " expired\n";shared.reset();std::cout << "2. weak " << (weak.expired()?"is":"is not") << " expired\n";return 0;
}

reset是将shared_ptr所管理的对象给释放掉，换成新的或者置空。

输出的结果

1. weak is not expired
2. weak is expired

还有一个比较重要的方法是lock是从weak_ptr恢复一个shared_ptr，如果对象没有过期的话。下面是一个例子。

#include <iostream>
#include <memory>int main () {std::shared_ptr<int> sp1,sp2;std::weak_ptr<int> wp;// sharing group:// --------------sp1 = std::make_shared<int> (20);    // sp1wp = sp1;                            // sp1, wpsp2 = wp.lock();                     // sp1, wp, sp2std::cout << "use_count: " << wp.use_count() << '\n';sp1.reset();                         //      wp, sp2std::cout << "use_count: " << wp.use_count() << '\n';sp1 = wp.lock();                     // sp1, wp, sp2std::cout << "use_count: " << wp.use_count() << '\n';std::cout << "*sp1: " << *sp1 << '\n';std::cout << "*sp2: " << *sp2 << '\n';return 0;
}

结果

use_count: 2
use_count: 1
use_count: 2
*sp1: 20
*sp2: 20

3. 应用场景

解决循环引用

#include <iostream>
#include <memory>struct Node {Node(int v):v_(v){}std::shared_ptr<Node> next;  // Points to the next nodestd::weak_ptr<Node> prev;   // Points to the previous node~Node() {std::cout << "Node  "<< v_ <<" destroyed\n";}int v_;
};int main() {auto node1 = std::make_shared<Node>(1);auto node2 = std::make_shared<Node>(2);node1->next = node2;        // node1 points to node2node2->prev = node1;        // node2 points to node1 using weak_ptrreturn 0;  // No memory leak occurs due to the use of weak_ptr
}

输出结果

Node  1 destroyed
Node  2 destroyed

如果使用两个shared_ptr相互之间等待，程序就不会正常退出了。

作缓存，只享用使用权不管理生命周期

 class RuleHandle{std::weak_ptr<BasicRule> rule_weak_ptr_;public:template<class RuleType>explicit RuleHandle( const std::shared_ptr<RuleType> x ) : rule_weak_ptr_( x ){}void cancel();};