理解 Scott Meyers 的第三个 std::weak_ptr 例子答案

【问题标题】：Understanding of Scott Meyers' third example of std::weak_ptr理解 Scott Meyers 的第三个 std::weak_ptr 例子
【发布时间】：2021-03-02 14:36:04
【问题描述】：

Effective Modern C++ 第 137 页的最后一个示例描绘了一个数据结构场景，其中包含对象 A、B 和 C，通过 @ 相互连接987654324@的方式如下：

   std::shared_ptr       std::shared_ptr
A ─────────────────▶ B ◀───────────────── C

对我来说，这意味着对象A 和C 的类（通常是两个不相关的类）必须包含std::shared_ptr<classOfB> 成员。

然后假设我们需要一个从B 回到A 的指针，并且列出了可用的选项：该指针可以是原始的、共享的或弱的，最后一个作为最佳人选。

   std::shared_ptr       std::shared_ptr
A ─────────────────▶ B ◀───────────────── C
▲                    │
│    std::weak_ptr   │
└────────────────────┘

我确实理解前两个替代方案的弱点（啊哈哈），但我也看到第三个替代方案要求成员 A 已经由一些 std::shared_ptr 管理，否则怎么能std::weak_ptr 指向它？

然而这本书并没有提到这个“限制”/假设/无论如何，所以事实是

我错了
我是对的，但出于某种我不明白的原因，这种假设很明显
这个假设是显而易见的，因为 std::weak_ptr 需要一个已经存在的 std::shared_ptr 到同一个对象，但有点奇怪，在示例的开头甚至没有提到它，我想。

我问这个问题是为了理解这一点。

【问题讨论】：

如果A 不被std::shared_ptr 处理，则没有替代方案...
我认为这个假设是公平的。 weak_ptr 在这里仅用作修复 shared_ptr 循环的方法。要么你已经通过共享指针管理了 A 的生命周期，在这种情况下你想要使用弱指针，或者你根本没有考虑智能指针，在这种情况下 B 无法确保 A 是活动的反正。在任何情况下都没有其他选择。
@IllidanS4supportsMonica，我没想到这一点。请随时将其发布为答案。

标签： c++ c++11 shared-ptr weak-ptr effective-c++

【解决方案1】：

你是对的，你的第三个要点是正确的。 std::weak_ptr 始终引用现有的 std::shared_ptr。所以，一旦我们做出决定 A 将包含 shared_ptr<BClass> 并且 A 的实例被管理为 shared_ptr<AClass> 的，我们可以使用 weak_ptr<AClass> 从 B 到 A 的反向引用。

在一个典型的用例中，你可以有一个 D 类管理三个成员 shared_ptr<AClass> a;、shared_ptr<BClass> b; 和 shared_ptr<CClass> c;，然后 D 类中的一些成员函数执行 a->SetB(b);、c->SetB(b);、 b->SetA(a);，SetB 成员函数使用 shared_ptr 和 SetA 使用 weak_ptr（或在成员函数中转换为 weak_ptr）。正如你所说的那样，如果 D 确实以任何其他方式存储了对 A 的引用，例如原始指针 AClass* a; 或实例 AClass a;，那么使用weak_ptr 根本不可能。

【讨论】：

我对您回答中的第一个 always 表示怀疑，因为在第 134 页，Scott 写道 _std::weak_ptrs 通常是从 std::shared_ptrs 创建的。也许他不典型地暗示复制std::weak_ptr（通过复制ctor）。

【解决方案2】：

std::shared_ptr 设计的不幸后果是共享指针管理的依赖图中不能出现循环。这意味着一旦 A 通过共享指针指向 B，B 就不能以相同的方式指向 A，因为这会导致内存泄漏（两个对象都将保持活动状态）。

std::weak_ptr 的主要目的是作为弱引用，但大多数时候，它仅用于修复此问题。但是，如果您首先不通过共享指针管理 A 的生命周期，那么 B 无论如何都无法跟踪它，因此使用原始指针、引用（或其他一些外来指针）是唯一的选择。相反，如果您通过共享指针拥有 A，则 weak_ptr 是唯一的选择。

在这两种情况下，选择完全取决于您之前管理 A 的决定，这是您必须在这里做的事情（可能通过同时引用 A 和 C 的对象）。

【讨论】：