weak_ptr在shared_ptr中的作用

Question

我理解shared_ptr如何工作，除了weak_ptr的角色。 我理解它在那里检测循环引用时引用计数不为零，但除此之外，我不明白它究竟是如何做到的。 它有什么作用？

Answer 1

另请参见： std :: weak_ptr何时有用？ 为什么以及weak_ptr如何工作？ 如何。

我将举例说明我如何使用它，虽然我掀起的示例代码有点令人费解，所以请耐心等待：

#include <vector>
#include <memory>
#include <ostream>

int main()
{
  // Fill container with values 1-50. This container OWNS these values.
  std::vector<std::shared_ptr<int>> owning_container;
  for(int i = 1; i <= 50; ++i)
  {
    owning_container.emplace_back(std::make_shared<int>(i));
  }

  // Create a sepearate container that references all owned values that are multiples of 5.
  std::vector<std::weak_ptr<int>> referencing_container;
  for(std::shared_ptr<int> const& i : owning_container)
  {
    if((*i) % 5 == 0)
    {
      // Make weak_ptr that references shared_ptr
      referencing_container.emplace_back(i);
    }
  }

  // Go through the owned values and delete all that are multiples of 10.
  for(auto it = owning_container.begin(); it != owning_container.end();)
  {
    std::shared_ptr<int> const& i = *it;
    if(*i % 10 == 0)
    {
      it = owning_container.erase(it);
    }
    else
    {
      ++it;
    }
  }

  // Now go through the referencing container and print out all values.
  // If we were dealing with raw pointers in both containers here we would access deleted memory,
  //   since some of the the actual resources (in owning_container) that referencing_container
  //   references have been removed.
  for(std::weak_ptr<int> const& i_ref : referencing_container)
  {
    // Check if the shared resource still exists before using it (purpose of weak_ptr)
    std::shared_ptr<int> i = i_ref.lock();
    if(i)
    {
      std::cout << *i << std::endl;
    }
  }

  return 0;
}

在这里，我们有一个包含一些共享资源的容器 - 在这种情况下为 - （ shared_ptr ），另一个容器需要引用（ weak_ptr ）。 引用不拥有资源，只需要能够访问它（ 如果存在） 。 为了判断被引用的资源是否仍然存在，我们使用weak_ptr::lock()将weak_ptr转换为shared_ptr 。 那些仍然存在的资源将具有lock()返回的有效shared_ptr 。 那些不再存在的将返回null shared_ptr 。 shared_ptr有一个operator bool() ，我们可以在尝试使用它之前检查它是否为null。

如果你制作的游戏中游戏中的每个对象都由game_object代表，那么一个不太复杂的场景可能就是game_object 。 假设你有一种寻求敌人的逻辑，这需要一个目标game_object来寻求。 使用上面的方法，你可以让敌人抓住一个weak_ptr<game_object> 。 它不拥有这个game_object 。 如果其他东西杀死其目标，其目标应该死亡; 如果敌人持有一个shared_ptr而不会陷入某种不稳定状态。 这样，如果敌人的目标仍然存活（可以通过锁定weak_ptr来检查），它可以执行搜索逻辑; 否则它可以找到新的目标。 game_object的“所有者”可能是某种类型的game_world类 - 这将有一个shared_ptr<game_object>的容器。 当敌人需要一个新目标时，它可以搜索这个容器并从game_world的shared_ptr创建它的weak_ptr 。

Answer 2

弱指针不声明资源的所有权，而只是引用它。 因此，它们不允许您以任何方式对资源进行操作，除了再次声明所有权（使用weak_ptr::lock()方法）。 恕我直言，这种行为所需的最常见的现实生活情况是循环依赖和（较不频繁）缓存。

使用共享指针进行的循环依赖只是事实上的内存泄漏，因为指针的相互引用计数永远不会小于1：如果没有别的东西拥有A，那么B仍然会这样做，反之亦然。 弱指针不能“检测”这种情况。 只是通过打破所有权循环，它不会让麻烦进入。 您可能仍然通过锁定弱指针来“连接链的末端”，但是您可能通过弱指针获得的共享指针都不会持久存在。

缓存的问题是，缓存通常不应该影响缓存内容的生命周期，它不是缓存的职责。 但是，如果缓存将保存共享指针，那么您将无法终止缓存对象的生命周期而无需与缓存进行通信，这通常很不方便。