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這篇文章主要講解了C++11中weak_ptr的詳細解析，內容清晰明了，對此有興趣的小伙伴可以學習一下，相信大家閱讀完之后會有幫助。
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。
我們知道shared_ptr是采用引用計數的智能指針，多個shared_ptr實例可以指向同一個動態對象，并維護了一個共享的引用計數器。
對于引用計數法實現的計數，總是避免不了循環引用（或環形引用）的問題，shared_ptr也不例外。
我們先來看看下面這個例子：
#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;
// 函數結束，思考一下：spa和spb會釋放資源么？
}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間存在著循環引用，從運行結果中我們可以看到：當main函數運行結束后，spa和spb管理的動態資源并沒有得到釋放，產生了內存泄露。
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，它指向一個由 shared_ptr 管理的對象而不影響所指對象的生命周期，也就是將一個 weak_ptr 綁定到一個 shared_ptr 不會改變 shared_ptr 的引用計數。
不論是否有 weak_ptr 指向，一旦最后一個指向對象的 shared_ptr 被銷毀，對象就會被釋放。
從這個角度看，weak_ptr更像是shared_ptr的一個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如何創建weak_ptr實例
當我們創建一個weak_ptr時，需要用一個 shared_ptr 實例來初始化 weak_ptr，由于是弱共享，weak_ptr 的創建并不會影響 shared_ptr 的引用計數值。
示例：
int main() {
shared_ptr<int> sp(new int(5));
cout << "創建前sp的引用計數：" << sp.use_count() << endl; // use_count = 1
weak_ptr<int> wp(sp);
cout << "創建后sp的引用計數：" << sp.use_count() << endl; // use_count = 1
}3.2如何判斷weak_ptr指向對象是否存在
既然weak_ptr并不改變其所共享的shared_ptr實例的引用計數，那就可能存在weak_ptr指向的對象被釋放掉這種情況。
這時，我們就不能使用weak_ptr直接訪問對象。那么我們如何判斷weak_ptr指向對象是否存在呢？
C++中提供了lock函數來實現該功能。
如果對象存在，lock()函數返回一個指向共享對象的shared_ptr，否則返回一個空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指向對象為空" << endl;
}
}試試把sp.reset()這行的注釋去掉看看結果有什么不同。
除此之外，weak_ptr還提供了expired()函數來判斷所指對象是否已經被銷毀。
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...
1
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使用對象，典型的用法是調用其lock函數來獲得shared_ptr示例，進而訪問原始對象。
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;
// 函數結束，思考一下：spa和spb會釋放資源么？
}輸出結果如下：
ClassA Constructor...
ClassB Constructor...
ClassA Destructor...
ClassB Destructor...
Program ended with exit code: 0
從運行結果可以看到spa和spb指向的對象都得到釋放！
看完上述內容，是不是對C++11中weak_ptr的詳細解析有進一步的了解，如果還想學習更多內容，歡迎關注億速云行業資訊頻道。
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