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C++中的weak_ptr使用和lock操作

2023-06-24 21:58:50 深夜i -- --

C++ weak_ptr 使用 lock操作

C++中的weak_ptr是一个智能指针，使用它可以避免指针悬空或者引起程序异常。它与shared_ptr和unique_ptr一起构成了C++的智能指针家族。

weak_ptr和shared_ptr的使用方式类似，在使用时也需要将一个对象或者指针作为参数传入构造函数。但是weak_ptr不将该对象或指针的引用计数加1，而是通过一个额外的计数器来记录这个对象是否被释放。weak_ptr的构造函数只是将一个shared_ptr对象的引用传入，表示这个weak_ptr指向的对象与该shared_ptr共享的内存空间。

使用weak_ptr的主要作用是，避免在没有有效指针的情况下释放对象，这种情况称之为悬空指针。当我们需要在某个地方访问一个对象时，可以先使用lock方法将weak_ptr转换为对应的shared_ptr对象，然后对该shared_ptr进行访问。

lock方法接收一个weak_ptr作为参数，并返回一个对应的shared_ptr。如果该weak_ptr所指向的对象还未被释放，则返回一个有效的shared_ptr并且其引用计数加1。如果该weak_ptr所指向的对象已经被释放，则返回一个空shared_ptr。

以下是使用weak_ptr和lock的示例代码：


#include <memory>
#include <iostream>
class MyClass {
public:
  MyClass() std::cout << "MyClass Constructor." << std::endl;
  ~MyClass() std::cout << "MyClass Destructor." << std::endl;
};
int main() {
  std::shared_ptr<MyClass> shared = std::make_shared<MyClass>();
  std::weak_ptr<MyClass> weak(shared);
  std::shared_ptr<MyClass> shared2 = weak.lock();
  if (shared2)
    std::cout << "shared2 is valid." << std::endl;
   else
    std::cout << "shared2 is empty." << std::endl;
  
  shared.reset();
  shared2.reset();
  std::shared_ptr<MyClass> shared3 = weak.lock();
  if (shared3)
    std::cout << "shared3 is valid." << std::endl;
   else
    std::cout << "shared3 is empty." << std::endl;
  
  return 0;
}

在这个示例中，我们先创建了一个shared_ptr对象shared，它指向MyClass类的一个实例。然后，我们又创建了一个weak_ptr对象weak，它指向shared所指向的对象。接下来，我们调用了weak的lock方法，将其转换成一个shared_ptr对象shared2，并且判断shared2是否有效。

由于此时shared还指向该对象，因此，shared2是有效的。接着，我们将shared释放，继而将shared2释放，随后再调用lock方法，将weak转换为shared_ptr对象shared3。但是由于该对象已被释放，因此返回的shared3是一个空shared_ptr。

总结起来，使用weak_ptr和lock方法可以更加安全和方便地指向内存空间，避免悬空指针和程序异常的产生。但是，需要注意的是，weak_ptr并不会对所指对象的生命周期及时进行管理，如果程序中出现不当的使用操作，仍可能会造成内存泄漏和程序崩溃等问题。因此，在使用时需要特别谨慎。

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