了解 Scott Meyers 的第三个 std::weak_ptr 示例

Question

Effective Modern C++第 137 页的最后一个例子描绘了一个数据结构的场景，其中包含对象A 、 B和C ，通过std::shared_ptr以下列方式相互连接：

   std::shared_ptr       std::shared_ptr
A ─────────────────▶ B ◀───────────────── C

对我来说，这意味着该对象的类A和C是实例（两个不相关的类，在一般情况）必须包含std::shared_ptr<classOfB>构件。

然后假设我们需要一个从B返回到A的指针，并列出了可用的选项：指针可以是原始的、共享的或弱的，最后一个被选为最佳候选者。

   std::shared_ptr       std::shared_ptr
A ─────────────────▶ B ◀───────────────── C
▲                    │
│    std::weak_ptr   │
└────────────────────┘

我确实理解前两个选项的弱点（啊哈），但我也看到第三个选项要求成员A已经由某个std::shared_ptr管理，否则std::weak_ptr怎么能指向它呢？

然而，这本书并没有提到这个“限制”/假设/任何东西，所以事实是

• 我错了
• 我是对的，但由于某种原因，这个假设很明显，我不明白
• 由于std::weak_ptr需要一个已经存在的std::shared_ptr到同一个对象的确切原因，假设是显而易见的，但我认为这有点奇怪，它甚至在示例的开头都没有提到。

我问这个问题是为了理解这一点。

Answer 1

你是对的，你的第三个要点是正确的。 std::weak_ptr始终引用现有的std::shared_ptr 。 因此，一旦我们决定 A 将包含一个shared_ptr<BClass>并且 A 的实例作为shared_ptr<AClass>进行管理，我们就可以在后面使用weak_ptr<AClass> - 从 B 到 A 的参考。

在典型的用例中，您可以拥有一个管理三个成员的 D 类shared_ptr<AClass> a; , shared_ptr<BClass> b; 和shared_ptr<CClass> c; , 然后 D 类中的某个成员函数做了a->SetB(b); , c->SetB(b); , b->SetA(a); , SetB 成员函数使用 shared_ptr's 和 SetA 使用weak_ptr（或在成员函数中转换为weak_ptr）。 正如您所说，如果 D 确实以任何其他方式存储了对 A 的引用，例如原始指针AClass* a; 或一个实例AClass a; ，那么使用weak_ptr 是不可能的。

Answer 2

std::shared_ptr设计的不幸后果是在共享指针管理的依赖图中不会出现循环。 这意味着一旦 A 通过共享指针指向 B，B 就不能以相同的方式指向 A，因为这将导致内存泄漏（两个对象都将保持活动状态）。

std::weak_ptr的主要目的是作为弱引用，但在大多数情况下，它仅用作解决此问题的方法。 但是，如果您首先不通过共享指针管理 A 的生命周期，则 B 无论如何都无法跟踪它，因此使用原始指针、引用（或其他一些外来指针）是唯一的选择。 相反，如果您通过共享指针拥有 A，则weak_ptr是唯一的选择。

在这两种情况下，选择完全取决于您之前管理 A 的决定，这是您在这里必须做的事情（可能通过一个同时引用 A 和 C 的对象）。