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
http://en.cppreference.com/w/cpp/memory/weak_ptr Std::weak_ptr是一个智能指针,它持有对Std::shared_ptr管理的对象的非所有(“弱”)引用。它必须转换为std::shared_ptr才能访问被引用的对象。
Std::weak_ptr建模临时所有权:当一个对象只有在它存在时才需要访问,并且它可能在任何时候被其他人删除时,Std::weak_ptr用于跟踪该对象,并将其转换为Std::shared_ptr以承担临时所有权。如果原始的std::shared_ptr在此时被销毁,对象的生命周期将被延长,直到临时的std::shared_ptr也被销毁。
此外,std::weak_ptr用于打破std::shared_ptr的循环引用。
其他回答
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。
Here's one example, given to me by @jleahy: Suppose you have a collection of tasks, executed asynchronously, and managed by an std::shared_ptr<Task>. You may want to do something with those tasks periodically, so a timer event may traverse a std::vector<std::weak_ptr<Task>> and give the tasks something to do. However, simultaneously a task may have concurrently decided that it is no longer needed and die. The timer can thus check whether the task is still alive by making a shared pointer from the weak pointer and using that shared pointer, provided it isn't null.
另一个答案,希望更简单。(对谷歌员工)
假设您有Team和Member对象。
显然,这是一个关系:Team对象将拥有指向其成员的指针。成员也可能有一个指向他们的Team对象的后向指针。
然后你就有了一个依赖循环。如果您使用shared_ptr,当您放弃对对象的引用时,对象将不再被自动释放,因为它们以循环的方式相互引用。这是内存泄漏。
您可以使用weak_ptr来打破这种情况。“所有者”通常使用shared_ptr,而“所有者”使用weak_ptr来访问父节点,并在需要访问父节点时临时将其转换为shared_ptr。
存储一个弱ptr:
weak_ptr<Parent> parentWeakPtr_ = parentSharedPtr; // automatic conversion to weak from shared
然后在需要的时候使用它
shared_ptr<Parent> tempParentSharedPtr = parentWeakPtr_.lock(); // on the stack, from the weak ptr
if( !tempParentSharedPtr ) {
// yes, it may fail if the parent was freed since we stored weak_ptr
} else {
// do stuff
}
// tempParentSharedPtr is released when it goes out of scope
受到@offirmo回复的启发,我写了这段代码,然后运行visual studio诊断工具:
#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>
using namespace std;
struct Member;
struct Team;
struct Member {
int x = 0;
Member(int xArg) {
x = xArg;
}
shared_ptr<Team> teamPointer;
};
struct Team {
vector<shared_ptr<Member>> members;
};
void foo() {
auto t1 = make_shared<Team>();
for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
t1->members.push_back(make_shared<Member>(i));
t1->members.back()->teamPointer = t1;
}
}
int main() {
foo();
while (1);
return 0;
}
当指向团队的成员指针是shared_ptr teamPointer时,在foo()完成后内存就没有空闲了,即它停留在150mb左右。
但是如果在诊断工具中将其更改为weak_ptr teamPointer,您将看到一个峰值,然后内存使用量恢复到大约2MB。
Std::weak_ptr是解决悬浮指针问题的一个很好的方法。通过使用原始指针,不可能知道所引用的数据是否已被释放。相反,通过让std::shared_ptr管理数据,并将std::weak_ptr提供给数据的用户,用户可以通过调用expired()或lock()来检查数据的有效性。
你不能单独用std::shared_ptr这样做,因为所有std::shared_ptr实例共享数据的所有权,这些数据在std::shared_ptr的所有实例被删除之前没有被删除。下面是一个如何使用lock()检查悬浮指针的例子:
#include <iostream>
#include <memory>
int main()
{
// OLD, problem with dangling pointer
// PROBLEM: ref will point to undefined data!
int* ptr = new int(10);
int* ref = ptr;
delete ptr;
// NEW
// SOLUTION: check expired() or lock() to determine if pointer is valid
// empty definition
std::shared_ptr<int> sptr;
// takes ownership of pointer
sptr.reset(new int);
*sptr = 10;
// get pointer to data without taking ownership
std::weak_ptr<int> weak1 = sptr;
// deletes managed object, acquires new pointer
sptr.reset(new int);
*sptr = 5;
// get pointer to new data without taking ownership
std::weak_ptr<int> weak2 = sptr;
// weak1 is expired!
if(auto tmp = weak1.lock())
std::cout << "weak1 value is " << *tmp << '\n';
else
std::cout << "weak1 is expired\n";
// weak2 points to new data (5)
if(auto tmp = weak2.lock())
std::cout << "weak2 value is " << *tmp << '\n';
else
std::cout << "weak2 is expired\n";
}
输出
weak1 is expired
weak2 value is 5
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