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這篇文章主要講解了C++11中weak_ptr的詳細(xì)解析,內(nèi)容清晰明了,對(duì)此有興趣的小伙伴可以學(xué)習(xí)一下,相信大家閱讀完之后會(huì)有幫助。
1、為什么需要weak_ptr?
在正式介紹weak_ptr之前,我們先來回憶一下shared_ptr的一些知識(shí)。
我們知道shared_ptr是采用引用計(jì)數(shù)的智能指針,多個(gè)shared_ptr實(shí)例可以指向同一個(gè)動(dòng)態(tài)對(duì)象,并維護(hù)了一個(gè)共享的引用計(jì)數(shù)器。
對(duì)于引用計(jì)數(shù)法實(shí)現(xiàn)的計(jì)數(shù),總是避免不了循環(huán)引用(或環(huán)形引用)的問題,shared_ptr也不例外。
我們先來看看下面這個(gè)例子:
#include <iostream> #include <memory> #include <vector> using namespace std; class ClassB; class ClassA { public: ClassA() { cout << "ClassA Constructor..." << endl; } ~ClassA() { cout << "ClassA Destructor..." << endl; } shared_ptr<ClassB> pb; // 在A中引用B }; class ClassB { public: ClassB() { cout << "ClassB Constructor..." << endl; } ~ClassB() { cout << "ClassB Destructor..." << endl; } shared_ptr<ClassA> pa; // 在B中引用A }; int main() { shared_ptr<ClassA> spa = make_shared<ClassA>(); shared_ptr<ClassB> spb = make_shared<ClassB>(); spa->pb = spb; spb->pa = spa; // 函數(shù)結(jié)束,思考一下:spa和spb會(huì)釋放資源么? }
上面代碼的輸出如下:
ClassA Constructor... ClassB Constructor... Program ended with exit code: 0
從上面代碼中,ClassA和ClassB間存在著循環(huán)引用,從運(yùn)行結(jié)果中我們可以看到:當(dāng)main函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后,spa和spb管理的動(dòng)態(tài)資源并沒有得到釋放,產(chǎn)生了內(nèi)存泄露。
為了解決類似這樣的問題,C++11引入了weak_ptr,來打破這種循環(huán)引用。
2、weak_ptr是什么?
weak_ptr 是為了配合 shared_ptr 而引入的一種智能指針,它指向一個(gè)由 shared_ptr 管理的對(duì)象而不影響所指對(duì)象的生命周期,也就是將一個(gè) weak_ptr 綁定到一個(gè) shared_ptr 不會(huì)改變 shared_ptr 的引用計(jì)數(shù)。
不論是否有 weak_ptr 指向,一旦最后一個(gè)指向?qū)ο蟮?shared_ptr 被銷毀,對(duì)象就會(huì)被釋放。
從這個(gè)角度看,weak_ptr更像是shared_ptr的一個(gè)助手而不是智能指針。
3、weak_ptr如何使用?
接下來,我們來看看weak_ptr的簡單用法。
3.1如何創(chuàng)建weak_ptr實(shí)例
當(dāng)我們創(chuàng)建一個(gè)weak_ptr時(shí),需要用一個(gè) shared_ptr 實(shí)例來初始化 weak_ptr,由于是弱共享,weak_ptr 的創(chuàng)建并不會(huì)影響 shared_ptr 的引用計(jì)數(shù)值。
示例:
int main() { shared_ptr<int> sp(new int(5)); cout << "創(chuàng)建前sp的引用計(jì)數(shù):" << sp.use_count() << endl; // use_count = 1 weak_ptr<int> wp(sp); cout << "創(chuàng)建后sp的引用計(jì)數(shù):" << sp.use_count() << endl; // use_count = 1 }
3.2如何判斷weak_ptr指向?qū)ο笫欠翊嬖?/p>
既然weak_ptr并不改變其所共享的shared_ptr實(shí)例的引用計(jì)數(shù),那就可能存在weak_ptr指向的對(duì)象被釋放掉這種情況。
這時(shí),我們就不能使用weak_ptr直接訪問對(duì)象。那么我們?nèi)绾闻袛鄔eak_ptr指向?qū)ο笫欠翊嬖谀兀?/p>
C++中提供了lock函數(shù)來實(shí)現(xiàn)該功能。
如果對(duì)象存在,lock()函數(shù)返回一個(gè)指向共享對(duì)象的shared_ptr,否則返回一個(gè)空shared_ptr。
示例:
class A { public: A() : a(3) { cout << "A Constructor..." << endl; } ~A() { cout << "A Destructor..." << endl; } int a; }; int main() { shared_ptr<A> sp(new A()); weak_ptr<A> wp(sp); //sp.reset(); if (shared_ptr<A> pa = wp.lock()) { cout << pa->a << endl; } else { cout << "wp指向?qū)ο鬄榭?quot; << endl; } }
試試把sp.reset()這行的注釋去掉看看結(jié)果有什么不同。
除此之外,weak_ptr還提供了expired()函數(shù)來判斷所指對(duì)象是否已經(jīng)被銷毀。
示例:
class A { public: A() : a(3) { cout << "A Constructor..." << endl; } ~A() { cout << "A Destructor..." << endl; } int a; }; int main() { shared_ptr<A> sp(new A()); weak_ptr<A> wp(sp); sp.reset(); // 此時(shí)sp被銷毀 cout << wp.expired() << endl; // true表示已被銷毀,否則為false }
代碼輸入如下:
A Constructor...
A Destructor...
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3.3如何使用weak_ptr
weak_ptr并沒有重載 operator->和 operator *操作符,因此不可直接通過weak_ptr使用對(duì)象,典型的用法是調(diào)用其lock函數(shù)來獲得shared_ptr示例,進(jìn)而訪問原始對(duì)象。
最后,我們來看看如何使用weak_ptr來改造最前面的代碼,打破循環(huán)引用問題。
class ClassB; class ClassA { public: ClassA() { cout << "ClassA Constructor..." << endl; } ~ClassA() { cout << "ClassA Destructor..." << endl; } weak_ptr<ClassB> pb; // 在A中引用B }; class ClassB { public: ClassB() { cout << "ClassB Constructor..." << endl; } ~ClassB() { cout << "ClassB Destructor..." << endl; } weak_ptr<ClassA> pa; // 在B中引用A }; int main() { shared_ptr<ClassA> spa = make_shared<ClassA>(); shared_ptr<ClassB> spb = make_shared<ClassB>(); spa->pb = spb; spb->pa = spa; // 函數(shù)結(jié)束,思考一下:spa和spb會(huì)釋放資源么? }
輸出結(jié)果如下:
ClassA Constructor...
ClassB Constructor...
ClassA Destructor...
ClassB Destructor...
Program ended with exit code: 0
從運(yùn)行結(jié)果可以看到spa和spb指向的對(duì)象都得到釋放!
看完上述內(nèi)容,是不是對(duì)C++11中weak_ptr的詳細(xì)解析有進(jìn)一步的了解,如果還想學(xué)習(xí)更多內(nèi)容,歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。
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