了解 Scott Meyers 的第三個 std::weak_ptr 示例

Question

Effective Modern C++第 137 頁的最后一個例子描繪了一個數據結構的場景，其中包含對象A 、 B和C ，通過std::shared_ptr以下列方式相互連接：

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

對我來說，這意味着該對象的類A和C是實例（兩個不相關的類，在一般情況）必須包含std::shared_ptr<classOfB>構件。

然后假設我們需要一個從B返回到A的指針，並列出了可用的選項：指針可以是原始的、共享的或弱的，最后一個被選為最佳候選者。

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

我確實理解前兩個選項的弱點（啊哈），但我也看到第三個選項要求成員A已經由某個std::shared_ptr管理，否則std::weak_ptr怎么能指向它呢？

然而，這本書並沒有提到這個“限制”/假設/任何東西，所以事實是

• 我錯了
• 我是對的，但由於某種原因，這個假設很明顯，我不明白
• 由於std::weak_ptr需要一個已經存在的std::shared_ptr到同一個對象的確切原因，假設是顯而易見的，但我認為這有點奇怪，它甚至在示例的開頭都沒有提到。

我問這個問題是為了理解這一點。

Answer 1

你是對的，你的第三個要點是正確的。 std::weak_ptr始終引用現有的std::shared_ptr 。 因此，一旦我們決定 A 將包含一個shared_ptr<BClass>並且 A 的實例作為shared_ptr<AClass>進行管理，我們就可以在后面使用weak_ptr<AClass> - 從 B 到 A 的參考。

在典型的用例中，您可以擁有一個管理三個成員的 D 類shared_ptr<AClass> a; , shared_ptr<BClass> b; 和shared_ptr<CClass> c; , 然后 D 類中的某個成員函數做了a->SetB(b); , c->SetB(b); , b->SetA(a); , SetB 成員函數使用 shared_ptr's 和 SetA 使用weak_ptr（或在成員函數中轉換為weak_ptr）。 正如您所說，如果 D 確實以任何其他方式存儲了對 A 的引用，例如原始指針AClass* a; 或一個實例AClass a; ，那么使用weak_ptr 是不可能的。

Answer 2

std::shared_ptr設計的不幸后果是在共享指針管理的依賴圖中不會出現循環。 這意味着一旦 A 通過共享指針指向 B，B 就不能以相同的方式指向 A，因為這將導致內存泄漏（兩個對象都將保持活動狀態）。

std::weak_ptr的主要目的是作為弱引用，但在大多數情況下，它僅用作解決此問題的方法。 但是，如果您首先不通過共享指針管理 A 的生命周期，則 B 無論如何都無法跟蹤它，因此使用原始指針、引用（或其他一些外來指針）是唯一的選擇。 相反，如果您通過共享指針擁有 A，則weak_ptr是唯一的選擇。

在這兩種情況下，選擇完全取決於您之前管理 A 的決定，這是您在這里必須做的事情（可能通過一個同時引用 A 和 C 的對象）。