为什么 shared_ptr 的引用计数对象也需要跟踪指向该对象的 weak_ptr 的数量？答案

【问题标题】：Why shared_ptr's reference counting object needs to keep track of the number of weak_ptrs pointing to the object too?为什么 shared_ptr 的引用计数对象也需要跟踪指向该对象的 weak_ptr 的数量？
【发布时间】：2017-12-25 06:42:18
【问题描述】：

嗨，我正在阅读 this document 和其他一些关于 C++ 的 shared_ptr 的文档，它们似乎都表明除了指向分配对象的 shared_ptr 的数量之外，引用计数对象还必须跟踪有多少weak_ptr 指针也指向该对象。我的问题是为什么？据我了解，weak_ptr 是非拥有的，因此如果指向该对象的shared_ptr 计数达到零，则可以删除该对象。这就是为什么有时我们需要使用expired 来检查weak_ptr 指向的对象的可用性。您能解释一下需要跟踪weak_ptrs 数量的原因吗？

为什么我们在这里需要弱计数？

【问题讨论】：

我相信这是因为否则，weak_ptr 将无法知道它是否已过期。您必须保持内存块处于活动状态，以便 weak_ptrs 知道指针已过期，但您还想在所有 weak_ptrs 消失后删除内存
@Justin 我想“你不能只测试 wp1 指向管理器对象的指针是否为空”然后我意识到“啊，你当然不能这样做，否则你解决了删除一个ptr 两次将使您的程序问题出现段错误。”
基本上，唯一的其他解决方案是保留所有已存储weak_ptrs 的列表。然后，当共享计数变为 0 时，您通知每个 weak_ptr 内存已被破坏。这会降低效率，尤其是在使用的内存方面。
作为旁注，您的图形具有误导性，因为指向托管对象的指针存储在每个 shared_ptr/weak_ptr 中。删除器内可能有另一个指针（在控制块又名管理器对象内）。这允许不同的指针实例具有相同的所有权关系但不同的指针。
stackoverflow.com/a/14043328/412080

标签： c++ c++11 shared-ptr weak-ptr

【解决方案1】：

std::weak_ptr 引用控制块以了解对象是否仍然存在，如果存在，则在需要时向其提供std::shared_ptr。因此，只要std::weak_ptr 或std::shared_ptr 存在，控制块就必须存在。您需要跟踪 std::weak_ptr 的实例数才能知道最后一个实例何时被销毁，就像 std::shared_ptr 一样。

【讨论】：

对，如果不是这样，控制块将需要包含有关所有 weak_ptr 实例的信息，以便它们可以被清空（以线程安全的方式，不少于）到期。让weak_ptr 对lock() 执行轮询要容易得多。

【解决方案2】：

shared_ptr 引用计数是对象所有者的计数。 weak_ptr 引用计数是引用计数控制块的所有者的计数。

【讨论】：

那么，您声称一个新的共享指针将两个值都加 1？
@Yakk：是的，但是好的实现会让 shared_ptrs 的群体表现得像一个weak_ptr。
@Yakk 增加两个整数是有问题的 WRT 原子性。
@curious 它不需要原子性。

【解决方案3】：

添加到 François Andrieux 的答案：

这是一个非常重要的副作用。

如果你使用 std::make_shared 的实现，它使用 WKWYL 优化（我们知道你住在哪里）将控制块和实际对象一起分配为一个连续的分配，内存将不会被释放，直到所有 weak_ptr对象也超出了范围。

（我的账号很少使用，所以无法添加cmets，因为没有足够的声望点，所以添加作为答案而不是评论）

【讨论】：