C++11 FAQ中文版:weak_ptr

长平狐 发布于 2013/01/11 10:32
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weak_ptr

弱指针(weak pointer)经常被解释为用来打破使用shared_ptr管理的数据结构中循环(?)。但是我认为,将weak_ptr看成是指向具有下列特征的对象的指针更好一些。

  • 只有当对象存在的时候,你才需要对其进行访问
  • 并且它可能被其他人删除释放
  • 并且在最后一次使用之后调用其析构函数(通常用于释放那些不具名的内存(anon-memory)资源

(译注:weak_ptr可以保存一个“弱引用”,指向一个已经用shared_ptr进行管理的对象。为了访问这个对象,一个weak_ptr可以通过shared_ptr的构造函数或者是weak_ptr的成员函数lock()转化为一个shared_ptr。当最后一个指向这个对象的shared_ptr退出其生命周期并且这个对象被释放之后,将无法从指向这个对象的weak_ptr获得一个shared_ptr指针,shared_ptr的构造函数会抛出异常,而weak_ptr::lock也会返回一个空指针。)

我们来考虑一下如何实现一个老式的“星盘棋”( asteroid game)游戏,所有星星(asteroid)都属于游戏(the game),但是所有星星都必须与它周围的 星星保持联系,并且与之保持相反的状态。要维持一个相反的状态,通常会消去一个或者多个星星,也就是会调用其析构函数。每个星星必须有一个列表来保存记录它周围的星星。这里需要注意的是,在这样一个相邻星星列表中的星星不应该是具有完整生命的(?),所以shared_ptr在这种情况下并不适合。另外一方面,当另外一个星星正看着某个星星时,(例如,依赖于这个星星计算其相反状态),这个星星就不能被析构。 当然,星星的析构函数必须被调用以释放其占用的资源(比如与图形系统的连接)。我们所需要的是一个在任何时间都应该保持完整无缺,并且随时都可以从中获取一个星星的星星列表(?)。weak_ptr可以帮我们做到这一切:

    void owner()
    {
        // …
        vector<shared_ptr<Asteroid>> va(100);
        for (int i=0; i<va.size(); ++i) { // 访问相邻的星星,计算相反状态
            va[i].reset(new Asteroid(weak_ptr(va[neighbor]));
            launch(i);
        }
        // …
    }

reset() 可以让一个shared_ptr指向另外一个新的对象。

当然,我对ower类作了相当大的简化,并且只给了每个星星一个邻居。这里的关键是,我们使用了weak_ptr指向其邻居星星。在计算相反状态的时候,ower类则使用shared_ptr来代表星星与owner之间的所属关系(?)。一个星星的相反关系的计算应该是这样的:

    void collision(weak_ptr<Asteroid> p)
    {
        // p.lock返回一个指向p所指对象的shared_ptr
        if (auto q = p.lock()) {
            // … p以及q指向的星星对象依然存在:进行计算…
        }
        else {
            // … oops: 星星对象已经被析构,我们可以忘掉它了(?)…
        }
    }

注意,即使owner决定关闭整个游戏并释放所有的星星对象(通过删除代表所属关系的多个shared_ptr),每一个正在计算过程中的星星对象仍然可以正确地结束,因为p.lock()将维持一个shared_ptr,直到计算过程结束。(译注,也即是说,如果正在计算过程中关闭游戏并通过shared_ptr释放对象,那么p.lock()会维持一个shared_ptr,这样可以使得shared_ptr不会变成0,在计算过程中,星星对象也就不会被错误地释放。当整个计算过程结束后,shared_ptr的引用计数变为0,星星对象被正确释放。)

我期望看到weak_ptr比简单的shared_ptr更少地被用到,并且我希望unique_ptr可以比shared_ptr更加流行,因为unique_ptr的所属关系更简单一些(译注:只能有一个 unique_ptr指针指向某个对象,不向shared_ptr,可以同时有多个shared_ptr指向同一个对象)并且性能更高,因而可以让局部的代码更容易理解。

参考

  • the C++ draft: Weak_ptr (20.7.13.3)


原文链接:http://blog.csdn.net/fjb2080/article/details/7527778
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