C++11智能指针weak_ptr

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weak_ptr介绍

弱引用指针weak_ptr是用来监视shared_ptr的生命周期，是shared_ptr的一个助手。weak_ptr没有重载操作符*和->，因为它不与shared_ptr共享指针，不能操作资源

weak_ptr主要是通过lock方法转换成shared_ptr获得资源的监测权，它的构造不会增加引用计数Uses_，它的析构也不会减少引用计数Uses_，纯粹只是作为一个旁观者来监视shared_ptr中管理的资源是否存在。weak_ptr还可以用来返回this指针和解决循环引用的问题

weak_ptr 构造

只能用shared_ptr对象或者weak_ptr对象初始化weak_ptr，不能用裸指针初始化weak_ptr。由于是弱共享，weak_ptr的创建并不会影响shared_ptr的引用计数值Uses_。可以通过use_count()方法来获得当前被管理资源的引用计数Uses_，即管理资源的shared_ptr的数量

• Uses_：管理资源的shared_ptr的数量，Uses_为0时释放被管理的资源
• Weaks_：shared_ptr被构造时为1，多一个weak_ptr指向则加1，少一个weak_ptr指向则减1；多一个或少一个shared_ptr指向都不变，只有当Uses_减为0时，才会将Weaks_减1

【示例一】

<Int> sp1(new Int(10));    // Uses_ = 1，Weaks_ = 1
  weak_ptr<Int> wp(sp1);               // Uses_ = 1，Weaks_ = 2
  cout << wp.use_count() << endl;      // 1
  {
    shared_ptr<Int> sp2(sp1);        // 拷贝构造
    cout << wp.use_count() << endl;  // // Uses_ = 2，Weaks_ = 2
  } // sp2析构时，会将Uses_从2减为1，此时Weaks_也从2减为1，Uses_ = 1，Weaks_ = 1
  cout << wp.use_count() << endl;      // 1

shared_ptr析构时会将引用计数对象的Uses_减1，而不会改变Weaks_，只有当Uses_减为0时，才会将Weaks_减1。Uses_为0时释放被管理的资源，Uses_和Weaks_同时为0时释放引用计数对象。weak_ptr析构时会将Weaks_减1

【示例二】

<Int> wp;
  cout << wp.use_count() << endl;      // 还没有创建引用计数对象，该函数会直接返回0
  {
    shared_ptr<Int> sp(new Int(10)); // Uses_ = 1，Weaks_ = 1
    wp = sp;      // weak_ptr& operator=(const shared_ptr<_Ty2>& _Right)   Uses_ = 1，Weaks_ = 2
    cout << wp.use_count() << endl;  // 1
  } // sp析构时，会将Uses_从1减为0，此时Weaks_也从2减为1，Uses_ = 0，Weaks_ = 1
  cout << wp.use_count() << endl;      // 0

expired函数，当引用计数对象Uses_不为0时返回true，否则返回false

lock方法

weak_ptr没有重载operator*和operator->操作符，不能直接操作资源，需要调用lock方法或者shared_ptr实例才能访问资源

weak_ptr<Int> gw;

void func() {
  if (!gw.expired()) {
    cout << "not expired" << endl;
    shared_ptr<Int> sp2 = gw.lock(); // Uses_ = 2，Weaks_ = 2
    sp2->show_value();
  }
  else {
    cout << "expired" << endl;
  }
}

int main() {
  shared_ptr<Animal> 
  {
    shared_ptr<Int> sp1(new Int(1)); // Uses_ = 1，Weaks_ = 1
    gw = sp1;                        // Uses_ = 1，Weaks_ = 2
    func();                          // func退出后，sp2 构，Uses_ = 1，Weaks_ = 1
  } // 局部作用域退出后，sp1析构，Uses_ = 0，Weaks_ = 1，资源释放，引用计数对象没释放
  
  func();
  return 0;
}

int main() {
  weak_ptr<Int> wp;
  {
    shared_ptr<Int> sp1(new Int(10));           // Uses_ = 1，Weaks_ = 2，引用计数对象构造时，Uses_和Weaks_直接被初始化为1
    wp = sp1;                                   // Uses_ = 1，Weaks_ = 2
    shared_ptr<Int> sp2(sp1);                   // 左值引用拷贝构造，Uses_ = 2，Weaks_ = 2
    {
      shared_ptr<Int> sp3(sp1);               // 左值引用拷贝构造，Uses_ = 3，Weaks_ = 2
      cout << wp.use_count() << endl;         // 3
    } // sp3析构，Uses_ = 2，Weaks_ = 2
  }     // sp2和sp1都析构，Uses_ = 0，Weaks_ = 1
  if (!wp.expired()) {
    cout << wp.use_count() << endl;             // Uses_ = 0，进入if
  }
  return 0;
}