我开始研究c++ 11的智能指针，我没有看到std::weak_ptr有任何有用的用途。有人能告诉我什么时候std::weak_ptr是有用的/必要的吗?
当前回答
我看到std::weak_ptr<T>作为std::shared_ptr<T>的句柄:它允许我 获取std::shared_ptr<T>(如果它仍然存在)，但是它不会扩展它的 一生。在以下几种情况下，这种观点是有用的:
// Some sort of image; very expensive to create.
std::shared_ptr< Texture > texture;
// A Widget should be able to quickly get a handle to a Texture. On the
// other hand, I don't want to keep Textures around just because a widget
// may need it.
struct Widget {
std::weak_ptr< Texture > texture_handle;
void render() {
if (auto texture = texture_handle.get(); texture) {
// do stuff with texture. Warning: `texture`
// is now extending the lifetime because it
// is a std::shared_ptr< Texture >.
} else {
// gracefully degrade; there's no texture.
}
}
};
另一个重要的场景是打破数据结构中的循环。
// Asking for trouble because a node owns the next node, and the next node owns
// the previous node: memory leak; no destructors automatically called.
struct Node {
std::shared_ptr< Node > next;
std::shared_ptr< Node > prev;
};
// Asking for trouble because a parent owns its children and children own their
// parents: memory leak; no destructors automatically called.
struct Node {
std::shared_ptr< Node > parent;
std::shared_ptr< Node > left_child;
std::shared_ptr< Node > right_child;
};
// Better: break dependencies using a std::weak_ptr (but not best way to do it;
// see Herb Sutter's talk).
struct Node {
std::shared_ptr< Node > next;
std::weak_ptr< Node > prev;
};
// Better: break dependencies using a std::weak_ptr (but not best way to do it;
// see Herb Sutter's talk).
struct Node {
std::weak_ptr< Node > parent;
std::shared_ptr< Node > left_child;
std::shared_ptr< Node > right_child;
};
赫布·萨特有一篇精彩的演讲，解释了语言的最佳使用 特性(在这种情况下是智能指针)，以确保默认情况下的泄漏自由 (意思是:所有的东西都是通过建设来实现的;你很难搞砸它 )。这是必看的节目。
其他回答
它们在Boost中很有用。当调用异步处理程序时，不能保证目标对象仍然存在。诀窍是使用std::bind或lambda capture将weak_ptr绑定到异步处理程序对象中。
void MyClass::startTimer()
{
std::weak_ptr<MyClass> weak = shared_from_this();
timer_.async_wait( [weak](const boost::system::error_code& ec)
{
auto self = weak.lock();
if (self)
{
self->handleTimeout();
}
else
{
std::cout << "Target object no longer exists!\n";
}
} );
}
这是在Boost中经常看到的self = shared_from_this()习惯用法的变体。Asio示例，其中挂起的异步处理程序不会延长目标对象的生命周期，但如果目标对象被删除，则仍然是安全的。
当我们不想拥有对象时:
Ex:
class A
{
shared_ptr<int> sPtr1;
weak_ptr<int> wPtr1;
}
在上面的类中，wPtr1并不拥有wPtr1所指向的资源。如果资源被删除，那么wPtr1将过期。
避免循环依赖:
shard_ptr<A> <----| shared_ptr<B> <------
^ | ^ |
| | | |
| | | |
| | | |
| | | |
class A | class B |
| | | |
| ------------ |
| |
-------------------------------------
现在如果我们创建类B和A的shared_ptr, both指针的use_count是2。
当shared_ptr超出作用域时，计数仍然保持1，因此A和B对象不会被删除。
class B;
class A
{
shared_ptr<B> sP1; // use weak_ptr instead to avoid CD
public:
A() { cout << "A()" << endl; }
~A() { cout << "~A()" << endl; }
void setShared(shared_ptr<B>& p)
{
sP1 = p;
}
};
class B
{
shared_ptr<A> sP1;
public:
B() { cout << "B()" << endl; }
~B() { cout << "~B()" << endl; }
void setShared(shared_ptr<A>& p)
{
sP1 = p;
}
};
int main()
{
shared_ptr<A> aPtr(new A);
shared_ptr<B> bPtr(new B);
aPtr->setShared(bPtr);
bPtr->setShared(aPtr);
return 0;
}
输出:
A()
B()
正如我们从输出中看到的，A和B指针永远不会被删除，从而导致内存泄漏。
为了避免这样的问题，只需在类A中使用weak_ptr而不是shared_ptr，这更有意义。
我看到std::weak_ptr<T>作为std::shared_ptr<T>的句柄:它允许我 获取std::shared_ptr<T>(如果它仍然存在)，但是它不会扩展它的 一生。在以下几种情况下，这种观点是有用的:
// Some sort of image; very expensive to create.
std::shared_ptr< Texture > texture;
// A Widget should be able to quickly get a handle to a Texture. On the
// other hand, I don't want to keep Textures around just because a widget
// may need it.
struct Widget {
std::weak_ptr< Texture > texture_handle;
void render() {
if (auto texture = texture_handle.get(); texture) {
// do stuff with texture. Warning: `texture`
// is now extending the lifetime because it
// is a std::shared_ptr< Texture >.
} else {
// gracefully degrade; there's no texture.
}
}
};
另一个重要的场景是打破数据结构中的循环。
// Asking for trouble because a node owns the next node, and the next node owns
// the previous node: memory leak; no destructors automatically called.
struct Node {
std::shared_ptr< Node > next;
std::shared_ptr< Node > prev;
};
// Asking for trouble because a parent owns its children and children own their
// parents: memory leak; no destructors automatically called.
struct Node {
std::shared_ptr< Node > parent;
std::shared_ptr< Node > left_child;
std::shared_ptr< Node > right_child;
};
// Better: break dependencies using a std::weak_ptr (but not best way to do it;
// see Herb Sutter's talk).
struct Node {
std::shared_ptr< Node > next;
std::weak_ptr< Node > prev;
};
// Better: break dependencies using a std::weak_ptr (but not best way to do it;
// see Herb Sutter's talk).
struct Node {
std::weak_ptr< Node > parent;
std::shared_ptr< Node > left_child;
std::shared_ptr< Node > right_child;
};
赫布·萨特有一篇精彩的演讲，解释了语言的最佳使用 特性(在这种情况下是智能指针)，以确保默认情况下的泄漏自由 (意思是:所有的东西都是通过建设来实现的;你很难搞砸它 )。这是必看的节目。
除了其他已经提到的有效用例，std::weak_ptr在多线程环境中是一个很棒的工具，因为
它不拥有对象，因此不能妨碍在不同线程中删除 Std::shared_ptr与Std::weak_ptr结合在一起对悬空指针是安全的——与Std::unique_ptr与原始指针结合在一起相反 std::weak_ptr::lock()是一个原子操作(参见关于weak_ptr的线程安全)
考虑一个任务，将一个目录(~10.000)的所有图像同时加载到内存中(例如作为缩略图缓存)。显然，做到这一点的最佳方法是一个控制线程(处理和管理图像)和多个工作线程(加载图像)。这是一个简单的任务。这里是一个非常简化的实现(join()等被省略了，线程将不得不在一个真正的实现中被不同地处理等)
// a simplified class to hold the thumbnail and data
struct ImageData {
std::string path;
std::unique_ptr<YourFavoriteImageLibData> image;
};
// a simplified reader fn
void read( std::vector<std::shared_ptr<ImageData>> imagesToLoad ) {
for( auto& imageData : imagesToLoad )
imageData->image = YourFavoriteImageLib::load( imageData->path );
}
// a simplified manager
class Manager {
std::vector<std::shared_ptr<ImageData>> m_imageDatas;
std::vector<std::unique_ptr<std::thread>> m_threads;
public:
void load( const std::string& folderPath ) {
std::vector<std::string> imagePaths = readFolder( folderPath );
m_imageDatas = createImageDatas( imagePaths );
const unsigned numThreads = std::thread::hardware_concurrency();
std::vector<std::vector<std::shared_ptr<ImageData>>> splitDatas =
splitImageDatas( m_imageDatas, numThreads );
for( auto& dataRangeToLoad : splitDatas )
m_threads.push_back( std::make_unique<std::thread>(read, dataRangeToLoad) );
}
};
但是，如果你想中断图像的加载，例如，因为用户选择了一个不同的目录，它会变得复杂得多。或者即使你想毁掉经理。
在更改m_imageDatas字段之前，您需要线程通信并必须停止所有加载器线程。否则，加载器将继续加载，直到所有图像都完成—即使它们已经过时。在简化的示例中，这不会太难，但在实际环境中，事情可能要复杂得多。
The threads would probably be part of a thread pool used by multiple managers, of which some are being stopped, and some aren't etc. The simple parameter imagesToLoad would be a locked queue, into which those managers push their image requests from different control threads with the readers popping the requests - in an arbitrary order - at the other end. And so the communication becomes difficult, slow and error-prone. A very elegant way to avoid any additional communication in such cases is to use std::shared_ptr in conjunction with std::weak_ptr.
// a simplified reader fn
void read( std::vector<std::weak_ptr<ImageData>> imagesToLoad ) {
for( auto& imageDataWeak : imagesToLoad ) {
std::shared_ptr<ImageData> imageData = imageDataWeak.lock();
if( !imageData )
continue;
imageData->image = YourFavoriteImageLib::load( imageData->path );
}
}
// a simplified manager
class Manager {
std::vector<std::shared_ptr<ImageData>> m_imageDatas;
std::vector<std::unique_ptr<std::thread>> m_threads;
public:
void load( const std::string& folderPath ) {
std::vector<std::string> imagePaths = readFolder( folderPath );
m_imageDatas = createImageDatas( imagePaths );
const unsigned numThreads = std::thread::hardware_concurrency();
std::vector<std::vector<std::weak_ptr<ImageData>>> splitDatas =
splitImageDatasToWeak( m_imageDatas, numThreads );
for( auto& dataRangeToLoad : splitDatas )
m_threads.push_back( std::make_unique<std::thread>(read, dataRangeToLoad) );
}
};
此实现几乎与第一个实现一样简单，不需要任何额外的线程通信，并且可以在实际实现中作为线程池/队列的一部分。由于过期的图像被跳过，而未过期的图像被处理，因此在正常操作期间线程永远不必停止。 你总是可以安全地更改路径或销毁你的管理器，因为读取器fn检查，如果拥有的指针没有过期。
缓存就是一个很好的例子。
对于最近访问的对象，您希望将它们保存在内存中，因此可以保留一个指向它们的强指针。定期扫描缓存，确定最近没有访问哪些对象。你不需要把它们保存在内存中，所以你去掉强指针。
但是，如果该对象正在使用，而其他一些代码持有指向它的强指针，该怎么办?如果缓存删除了指向该对象的唯一指针，就再也找不到它了。因此，缓存保留了一个弱指针，指向它需要找到的对象，如果它们碰巧留在内存中。
这正是弱指针所做的——它允许你在一个对象仍然在附近时定位它，但如果没有其他东西需要它，它就不会保留它。
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