C++——智能指针 weak_ptr

weak_ptr这个指针天生一副小弟的模样，也是在C++11的时候引入的标准库，它的出现完全是为了弥补它老大shared_ptr天生有缺陷的问题。只能配合shared_ptr一起使用。

shared_ptr循环引用造成的后果：存在资源泄露

一、shared_ptr 的循环引用

什么是循环引用的问题呢？在shared_ptr的使用过程中，当强引用计数为0时，就会释放所指向的堆内存。那么问题来了，如果和死锁一样，当两个shared_ptr互相引用，那么它们就永远无法被释放了。

循环引用指的是两个或者多个对象互相持有对方的’std::shared_ptr‘使得引用计数永远不会将为0，从而导致资源无法释放

struct ListNode { int _data; shared_ptr<ListNode> _prev; shared_ptr<ListNode> _next; ~ListNode() { cout << "~ListNode()" << endl; } }; int main() { shared_ptr<ListNode> node1(new ListNode); shared_ptr<ListNode> node2(new ListNode); node1->_next = node2; node2->_prev = node1; return 0; }

以上代码运行，检测到如下内存泄露：

分析：定义出来的sp1和sp2都有如下的结构， 首先sp1是一个智能指针shared_ptr，所以它有它的_ptr和_pCount字段，其次ListNode结构的结点内部有三个成员变量，分别为data next prev，而且这个next和prev它俩也是俩个shared_ptr智能指针对象，也有其自己的_ptr和_pCount，于是定义出来的sp1对象就有如下的结构。sp2结构也和此图一致。

经过如下的链接操作后：形成如下图的链接结构。

node1->_next = node2; node2->_prev = node1;

随后，程序执行结束，进入到对象的析构环节，后创建的元素先析构，先进行sp2对象的析构，根据shared_ptr计数功能，对右边计数器进行--操作，发现计数器无法归零，所以不能对sp2资源进行释放，转而进行sp1对象的析构处理，但是对左侧计数器进行--操作后，发现仍然不能归零，俩个对象中的next和prev分别造成了不同计数器的无法归零，就导致内存泄露，资源无法回收。

二、weak_ptr 解决循环引用

标准库提供了weak_ptr，唯一作用就是帮助shared_ptr解决循环引用的问题

weak_ptr不能管理资源，只能配合shared_ptr一起使用。

如此修改之后，俩个对象正常进行析构，并且没有产生资源泄露。

三、为什么weak_ptr能解决这个问题？

weak_ptr绑定到一个shared_ptr不会改变shared_ptr的引用计数。

可以看到上图的代码运行结果，打印出来的就是sp1和sp2俩个对象的引用计数，发现在进行next和pre指针的指向链接后，并没有对sp1和sp2对象的引用计数更改。

weak_ptr的原理

weak_ptr是为了配合shared_ptr而引入的一种智能指针，它指向一个由shared_ptr管理的对象而不影响所指对象的生命周期，也就是，将一个weak_ptr绑定到一个shared_ptr不会改变shared_ptr的引用计数。不论是否有weak_ptr指向，一旦最后一个指向对象的shared_ptr被销毁，对象就会被释放。从这个角度看，weak_ptr更像是shared_ptr的一个助手而不是智能指针。

实际shared_ptr源码中存在俩个变量来进行计数，一个是use_count 一个是weak_count ，它俩的初始化均为1，use也就是我们之前一直打印出来的当前对象有关联的对象计数个数，而weak就是这个shared_ptr指针所管理的资源weak_ptr类型的变量个数。下图即为，在next和prev连接后的结果图，此时use_count均为1，weak_ptr均为2；