C++11(14) - Weak Pointer Intro

 

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class Controller 
{
public:
    int Num;
    wstring Status;
    vector<weak_ptr<Controller>> others;
    explicit Controller(int i) : Num(i) , Status(L"On")
    {
        wcout << L"Creating Controller" << Num << endl;
    }

    ~Controller()
    {
        wcout << L"Destroying Controller" << Num << endl;
    }

    // Demonstrates how to test whether the  
    // pointed-to memory still exists or not. 
    void CheckStatuses() const
    {
        for_each(others.begin(), others.end(), [] (weak_ptr<Controller> wp)
        {
            try
            {
                auto p = wp.lock();
                wcout << L"Status of " << p->Num << " = " << p->Status << endl;
            }

            catch (bad_weak_ptr b)
            {
                wcout << L"Null object" << endl;
            }                
        });
    }
};

void RunTest()
{
    vector<shared_ptr<Controller>> v;

    v.push_back(shared_ptr<Controller>(new Controller(0)));
    v.push_back(shared_ptr<Controller>(new Controller(1)));
    v.push_back(shared_ptr<Controller>(new Controller(2)));
    v.push_back(shared_ptr<Controller>(new Controller(3)));
    v.push_back(shared_ptr<Controller>(new Controller(4)));

    // Each controller depends on all others not being deleted. 
    // Give each controller a pointer to all the others. 
    for (int i = 0 ; i < v.size(); ++i)
    {
        for_each(v.begin(), v.end(), [v,i] (shared_ptr<Controller> p)
        {
            if(p->Num != i)
            {
                v[i]->others.push_back(weak_ptr<Controller>(p));
                wcout << L"push_back to v[" << i << "]: " << p->Num << endl;
            }
        });        
    }

    for_each(v.begin(), v.end(), [](shared_ptr<Controller>& p)
    {
        wcout << L"use_count = " << p.use_count() << endl;
        p->CheckStatuses();
    });
}

int main()
{    
    RunTest(); 
    wcout << L"Press any key" << endl;
    char ch;
    cin.getline(&ch, 1);
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#include <iostream>
#include <memory>
 
std::weak_ptr<int> gw;
 
void f()
{
    if (auto spt = gw.lock()) { // 使用之前必须复制到 shared_ptr
	std::cout << *spt << "\n";
    }
    else {
        std::cout << "gw is expired\n";
    }
}
 
int main()
{
    {
        auto sp = std::make_shared<int>(42);
	gw = sp;
 
	f();
    }
 
    f();
}

std::shared_ptr 和 std::weak_ptr的用法以及引用计数的循环引用问题

原创 2012年03月17日 10:56:38

• 标签：
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• 30546

    在std::shared_ptr被引入之前，C++标准库中实现的用于管理资源的智能指针只有std::auto_ptr一个而已。std::auto_ptr的作用非常有限，因为它存在被管理资源的所有权转移问题。这导致多个std::auto_ptr类型的局部变量不能共享同一个资源，这个问题是非常严重的哦。因为，我个人觉得，智能指针内存管理要解决的根本问题是：一个堆对象（或则资源，比如文件句柄）在被多个对象引用的情况下，何时释放资源的问题。何时释放很简单，就是在最后一个引用它的对象被释放的时候释放它。关键的问题在于无法确定哪个引用它的对象是被最后释放的。std::shared_ptr确定最后一个引用它的对象何时被释放的基本想法是：对被管理的资源进行引用计数，当一个shared_ptr对象要共享这个资源的时候，该资源的引用计数加1，当这个对象生命期结束的时候，再把该引用技术减少1。这样当最后一个引用它的对象被释放的时候，资源的引用计数减少到0，此时释放该资源。下边是一个shared_ptr的用法例子：

 

#include <iostream>
#include <memory>

class Woman;
class Man{
private:
    std::weak_ptr<Woman> _wife;
    //std::shared_ptr<Woman> _wife;
public:
    void setWife(std::shared_ptr<Woman> woman){
        _wife = woman;
    }

    void doSomthing(){
        if(_wife.lock()){
        }
    }

    ~Man(){
        std::cout << "kill man\n";
    }
};

class Woman{
private:
    //std::weak_ptr<Man> _husband;
    std::shared_ptr<Man> _husband;
public:
    void setHusband(std::shared_ptr<Man> man){
        _husband = man;
    }
    ~Woman(){
        std::cout <<"kill woman\n";
    }
};


int main(int argc, char** argv){
    std::shared_ptr<Man> m(new Man());
    std::shared_ptr<Woman> w(new Woman());
    if(m && w) {
        m->setWife(w);
        w->setHusband(m);
    }
    return 0;
}

    在Man类内部会引用一个Woman，Woman类内部也引用一个Man。当一个man和一个woman是夫妻的时候，他们直接就存在了相互引用问题。man内部有个用于管理wife生命期的shared_ptr变量，也就是说wife必定是在husband去世之后才能去世。同样的，woman内部也有一个管理husband生命期的shared_ptr变量，也就是说husband必须在wife去世之后才能去世。这就是循环引用存在的问题：husband的生命期由wife的生命期决定，wife的生命期由husband的生命期决定，最后两人都死不掉，违反了自然规律，导致了内存泄漏。

     解决std::shared_ptr循环引用问题的钥匙在weak_ptr手上。weak_ptr对象引用资源时不会增加引用计数，但是它能够通过lock()方法来判断它所管理的资源是否被释放。另外很自然地一个问题是：既然weak_ptr不增加资源的引用计数，那么在使用weak_ptr对象的时候，资源被突然释放了怎么办呢？呵呵，答案是你根本不能直接通过weak_ptr来访问资源。那么如何通过weak_ptr来间接访问资源呢？答案是：在需要访问资源的时候weak_ptr为你生成一个shared_ptr，shared_ptr能够保证在shared_ptr没有被释放之前，其所管理的资源是不会被释放的。创建shared_ptr的方法就是lock()方法。

    细节：shared_ptr实现了operator bool() const方法来判断一个管理的资源是否被释放。