没有存在感的weak_ptr

C++11标准中，引入了三种智能指针：其中shared_ptr、unique_ptr露面的机会非常多，大家也越来越接受使用shared_ptr、unique_ptr来取代普通指针，省去了手动管理内存的烦恼。但是，作为智能指针三胞胎之一的weak_ptr，正如其名，存在感真是相当弱。面试中也经常发现，应聘者往往能够对shared_ptr、unique_ptr如数家珍，但是说到weak_ptr就经常语塞不知所谓了。

其实，weak_ptr的引入是为了解决老大哥shared_ptr存在的一个问题。shared_ptr相比于前辈auto_ptr虽然已经完善了不少，但是由于其基于引用计数来管理内存，导致shared_ptr在存在循环引用的情况下，会存在内存泄露！

如下图所示（高能预警，灵魂画手上线）：

obj A和B均是通过shared_ptr持有的对象，同时obj A内部有一个shared_ptr指向obj B，同时obj B内部也有一个shared_ptr指向obj A。那么，obj A和obj B的引用计数将同时为2。当外部指向A和B的shared_ptr离开作用域时，引用计数各自减1，这时obj A和obj B均不会被析构，但是外部的shared_ptr已经没有了，也就是这两个对象成了孤立对象，内存泄露了~

Python也是使用引用计数作为垃圾回收的主要方式的，那Python是怎么处理的呢？

Python在引用计数之外，又引入了标记-清除（mark-sweep）法作为辅助的垃圾收集机制，专门用于对付这种循环引用导致的孤立对象。

但是，C++并没有GC，也无从找到root objects，标记清除法在智能指针场景下并不适用。

于是，没啥存在感的weak_ptr登场了~

weak_ptr只能从shared_ptr复制而来，并且不会新增shared_ptr的引用计数；weak_ptr销毁时，也不会影响到持有对象的生命周期；更重要的，weak_ptr完全没有重载operator *和operator ->，这样就完全不能直接使用weak_ptr，而只能通过weak_ptr.lock()来获得一个“临时的”shared_ptr对象（此时引用计数加1，但是因为是临时的，所以最后会减1的，放心）。

那么，使用weak_ptr的情况下，上面的图变成了：

这时，当外部的shared_ptr离开作用域销毁时，obj A的引用计数减到0，进行析构。析构导致obj A持有的obj B的shared_ptr引用计数减1，同时叠加外部shared_ptr销毁带来的引用计数减1，obj B的引用计数也将从2减为0，从而进行析构。

bingo~内存泄漏没有了~

总结

weak_ptr虽然弱，虽然没有存在感，但是，有时候还是不得不用~

留意一点：weak_ptr只能解决那些程序员明确知道会存在循环引用的情况；如果类之间的引用关系过于复杂，导致“意外地”引入了循环引用，那么weak_ptr也是没辙的，毕竟他不是GC（GC中标记-清除法就可以处理这种情况）。

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