weak_ptr

std::weak_ptr 是 C++11 引入的智能指针类型，用于解决 std::shared_ptr 循环引用的问题。它提供了一种非拥有的智能指针，允许访问由 shared_ptr 管理的对象，但不增加引用计数。 当最后一个 shared_ptr 释放对象时，weak_ptr 不会阻止资源的销毁。通过 lock() 方法可以尝试获取一个 shared_ptr，如果对象已经被销毁，则返回一个空的 shared_ptr。

核心特点

• 不拥有资源：weak_ptr 不参与对象所有权。
• 不增加强引用计数：不会延长对象生命周期。
• 可观察对象是否还活着：通过 expired() 和 lock()。
• 典型用途：打破 shared_ptr 循环引用。

常用接口

std::weak_ptr<T> wp;           // 默认构造，空 weak_ptr
std::weak_ptr<T> wp(sp);       // 由 shared_ptr 构造

bool dead = wp.expired();      // 对象是否已销毁
auto sp2 = wp.lock();          // 尝试提升为 shared_ptr

long n = wp.use_count();       // 当前强引用(shared_ptr)个数
wp.reset();                    // 置空

说明：

• expired() 只表示此刻对象是否已销毁。
• 推荐优先使用 lock()，并判断返回的 shared_ptr 是否为空。

为什么要用 weak_ptr

两个对象互相持有 shared_ptr 时，会形成环，导致引用计数无法归零，资源泄漏。

错误示例：循环引用

#include <iostream>
#include <memory>

struct B;

struct A {
	std::shared_ptr<B> b;
	~A() { std::cout << "~A\n"; }
};

struct B {
	std::shared_ptr<A> a; // 这里也是 shared_ptr，会形成环
	~B() { std::cout << "~B\n"; }
};

int main() {
	auto a = std::make_shared<A>();
	auto b = std::make_shared<B>();
	a->b = b;
	b->a = a;
}

上面程序结束时，~A 和 ~B 可能都不会被调用。

正确示例：一侧改为 weak_ptr

#include <iostream>
#include <memory>

struct B;

struct A {
	std::shared_ptr<B> b;
	~A() { std::cout << "~A\n"; }
};

struct B {
	std::weak_ptr<A> a; // 非拥有引用，打破循环
	~B() { std::cout << "~B\n"; }

	void printAAlive() {
		if (auto p = a.lock()) {
			std::cout << "A still alive\n";
		} else {
			std::cout << "A already destroyed\n";
		}
	}
};

int main() {
	auto a = std::make_shared<A>();
	auto b = std::make_shared<B>();
	a->b = b;
	b->a = a;

	b->printAAlive();
}

使用建议

• 观察者关系用 weak_ptr，拥有关系用 shared_ptr。
• 访问对象前总是先 lock()，不要直接假设对象存在。
• 多线程环境下，expired() 与后续访问之间可能发生状态变化，实践中应以 lock() 结果为准。
• use_count() 常用于调试，不建议依赖它做业务逻辑判断。

小结

weak_ptr 的本质是“可失效的观察句柄”。

• 它不拥有对象。
• 它能安全感知对象生命周期。
• 它是处理 shared_ptr 循环引用的关键工具。