共享指针——弱引用

智能指针

弱引用指针 —— weak_ptr

weak_ptr 是一种不拥有资源所有权的智能指针，它只对对象进行弱引用，不会影响对象的生命周期。
仅用来表示当前对象是否存在。

其主要特点如下：

• 不参与引用计数，不会增加 shared_ptr 的 use_count
• 不拥有对象所有权，因此不能直接使用 -> 或解引用 *
• 不能单独创建，必须依附于 shared_ptr 存在
• 可通过 lock() 方法安全地转换为 shared_ptr

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创建与类型转换

weak_ptr 通常由已有的 shared_ptr 创建，并用于观察对象的生命周期。

弱引用的创建与提升

int main()
{
    shared_ptr<cat> cat1 = make_shared<cat>("Tom");

    // 由 shared_ptr 创建 weak_ptr（不会增加引用计数）
    weak_ptr<cat> weak_cat1 = cat1;

    cout << weak_cat1.use_count() << endl; // 1
    cout << cat1.use_count() << endl;      // 1

    // 通过 lock() 将 weak_ptr 提升为 shared_ptr
    shared_ptr<cat> cat2 = weak_cat1.lock();

    cout << cat2.use_count() << endl;      // 2
}

说明：

• lock() 会检查对象是否仍然存活
• 若对象已被释放，lock() 返回一个空的 shared_ptr，避免悬空指针问题

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典型应用场景

1. 某个类（如 A 类）需要保存其他同类型对象的引用信息
2. 如果直接使用 shared_ptr，多个对象之间容易形成循环引用（Cyclic Dependency）
3. 为避免循环依赖，应使用不拥有所有权的引用关系
4. weak_ptr 正是用于这种“仅引用、不管理生命周期”的场景
5. 在需要访问对象时，可通过 lock() 临时获取 shared_ptr

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weak_ptr 解决循环引用问题

当两个对象相互持有对方的 shared_ptr 时，会导致如下问题：

• A 持有 B 的 shared_ptr
• B 同时也持有 A 的 shared_ptr
• 即使外部不再使用 A 或 B，它们的引用计数仍然不为 0
• 导致对象无法析构，产生内存泄漏

这就是典型的循环引用问题。

在下面的示例中，我们将 c3 和 c4 互相设为“朋友”，并在两个类中都使用 shared_ptr 保存对方：

结果：对象可以被创建，但无法被销毁

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使用 weak_ptr 的改进方案

将其中一方（或双方）对对方的引用：

• 从 shared_ptr 改为 weak_ptr

此时：

• 引用关系仍然存在
• 但不会影响对象的生命周期
• 当外部 shared_ptr 释放后，对象即可正常析构

程序将恢复正常运行：

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一句话总结

• shared_ptr 管理生命周期
• weak_ptr 只负责观察，不拥有资源
• 打破循环引用，必须引入 weak_ptr