std::weak_ptr

 

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语言支持 类型支持（基本类型、RTTI） 库功能特性测试宏 (C++20) 动态内存管理 程序工具 协程支持 (C++20) 变参数函数 is_constant_evaluated (C++20) is_within_lifetime (C++26) initializer_list (C++11) source_location (C++20) 调试支持 is_debugger_present (C++26) breakpoint_if_debugging (C++26) breakpoint (C++26) 三路比较 three_way_comparablethree_way_comparable_with (C++20)(C++20) strong_ordering (C++20) weak_ordering (C++20) partial_ordering (C++20) common_comparison_category (C++20) compare_three_way_result (C++20) compare_three_way (C++20) strong_order (C++20) weak_order (C++20) partial_order (C++20) compare_strong_order_fallback (C++20) compare_weak_order_fallback (C++20) compare_partial_order_fallback (C++20)    is_eqis_ltis_lteq (C++20)(C++20)(C++20) is_neqis_gtis_gteq (C++20)(C++20)(C++20)

通用工具 日期和时间 函数对象 格式化库 (C++20) bitset hash (C++11) 关系运算符 (C++20 中弃用) rel_ops::operator!=rel_ops::operator>     rel_ops::operator<=rel_ops::operator>= 整数比较函数 cmp_equalcmp_lesscmp_less_than (C++20)(C++20)(C++20)    cmp_not_equalcmp_greatercmp_greater_than (C++20)(C++20)(C++20) in_range (C++20) 交换与类型运算 swap ranges::swap (C++20) exchange (C++14) declval (C++11) to_underlying (C++23) forward (C++11) forward_like (C++23) move (C++11) move_if_noexcept (C++11) as_const (C++17) 常用词汇类型 pair tuple (C++11) optional (C++17) any (C++17) variant (C++17) tuple_size (C++11) tuple_element (C++11) apply (C++17) make_from_tuple (C++17) expected (C++23) 初等字符串转换 to_chars (C++17) from_chars (C++17) chars_format (C++17) to_chars_result (C++17) from_chars_result (C++17)

 

动态内存管理

未初始化内存算法 uninitialized_copy uninitialized_fill uninitialized_move (C++17) uninitialized_default_construct (C++17) uninitialized_value_construct (C++17) destroy (C++17) destroy_at (C++17) voidify (C++20) uninitialized_copy_n (C++11) uninitialized_fill_n uninitialized_move_n (C++17) uninitialized_default_construct_n (C++17) uninitialized_value_construct_n (C++17) destroy_n (C++17) construct_at (C++20) 受约束的未初始化内存算法 ranges::uninitialized_copy (C++20) ranges::uninitialized_fill (C++20) ranges::uninitialized_move (C++20) ranges::construct_at (C++20) ranges::destroy (C++20) ranges::destroy_n (C++20) ranges::destroy_at (C++20) ranges::uninitialized_copy_n (C++20) ranges::uninitialized_fill_n (C++20) ranges::uninitialized_move_n (C++20) ranges::uninitialized_default_construct (C++20) ranges::uninitialized_value_construct (C++20) ranges::uninitialized_default_construct_n (C++20)   ranges::uninitialized_value_construct_n (C++20) 分配器 allocator allocator_traits (C++11) allocation_result (C++23) allocator_arg (C++11) uses_allocator (C++11) uses_allocator_construction_args (C++20) make_obj_using_allocator (C++20) uninitialized_construct_using_allocator (C++20) scoped_allocator_adaptor (C++11) pmr::polymorphic_allocator (C++17) 内存资源 pmr::memory_resource (C++17) pmr::get_default_resource (C++17) pmr::set_default_resource (C++17) pmr::new_delete_resource (C++17) pmr::null_memory_resource (C++17) pmr::synchronized_pool_resource (C++17) pmr::unsynchronized_pool_resource (C++17)   pmr::monotonic_buffer_resource (C++17) pmr::pool_options (C++17) 垃圾收集器支持 declare_reachable (C++11)(C++23 前) undeclare_reachable (C++11)(C++23 前) declare_no_pointers (C++11)(C++23 前) undeclare_no_pointers (C++11)(C++23 前) pointer_safety (C++11)(C++23 前) get_pointer_safety (C++11)(C++23 前) 未初始化存储 raw_storage_iterator (C++20 前*) get_temporary_buffer (C++20 前*) return_temporary_buffer (C++20 前*) 显式生存期管理 start_lifetime_asstart_lifetime_as_array (C++23)(C++23)

智能指针 unique_ptr (C++11) shared_ptr (C++11) weak_ptr (C++11) auto_ptr (C++17 前*) owner_less (C++11) owner_less<void> (C++17) owner_hash (C++26) owner_equal (C++26) enable_shared_from_this (C++11) bad_weak_ptr (C++11) default_delete (C++11) out_ptr_t (C++23) inout_ptr_t (C++23) 低层内存管理 operator new operator new[] operator delete operator delete[] get_new_handler (C++11) set_new_handler launder (C++17) bad_alloc bad_array_new_length (C++11) nothrow_t align_val_t (C++17) destroying_delete_t (C++20) new_handler nothrow 杂项 pointer_traits (C++11) to_address (C++20) addressof (C++11) align (C++11) assume_aligned (C++20) C 库 malloc calloc realloc    aligned_alloc (C++17) free

 

std::weak_ptr

成员函数

weak_ptr::weak_ptr

weak_ptr::~weak_ptr

weak_ptr::operator=

修改器

weak_ptr::reset

weak_ptr::swap

观察器

weak_ptr::use_count

weak_ptr::expired

weak_ptr::lock

weak_ptr::owner_before

weak_ptr::owner_hash (C++26)

weak_ptr::owner_equal (C++26)

非成员函数

swap(std::weak_ptr)

辅助类

atomic<std::weak_ptr> (C++20)

推导指引(C++17)

 

在标头 <memory> 定义
template< class T > class weak_ptr;		(C++11 起)

std::weak_ptr 是一种智能指针，它持有被 std::shared_ptr 管理的对象的非拥有性「弱」引用。在访问引用的对象前必须先转换为 std::shared_ptr。

std::weak_ptr 实现临时所有权：当某个对象只有存在时才需要被访问，且随时可能被他人删除时，可以使用 std::weak_ptr 来跟踪该对象，需要获得临时所有权时，将其转换为 std::shared_ptr。如果此时销毁了原始 std::shared_ptr，则对象的生命周期将被延长，直到临时 std::shared_ptr 也被销毁为止。

std::weak_ptr 的另一用法是打断被 std::shared_ptr 管理的对象组成的环状引用。若这种环被孤立（例如无指向环中的外部共享指针），则 shared_ptr 引用计数无法抵达零，而内存被泄露。可通过令环中的指针之一为弱指针来避免这种情况。

成员类型

成员类型	定义
element_type	T (C++17 前) std::remove_extent_t<T> (C++17 起)

成员函数

(构造函数)	构造新的 weak_ptr (公开成员函数)
(析构函数)	销毁 weak_ptr (公开成员函数)
operator=	为 weak_ptr 赋值 (公开成员函数)
修改器
reset	释放被管理对象的所有权 (公开成员函数)
swap	交换被管理对象 (公开成员函数)
观察器
use_count	返回管理该对象的 shared_ptr 对象数量 (公开成员函数)
expired	检查被引用的对象是否已删除 (公开成员函数)
lock	创建管理被引用的对象的 shared_ptr (公开成员函数)
owner_before	提供弱指针的基于拥有者的排序 (公开成员函数)
owner_hash (C++26)	提供弱指针的基于所有者的散列 (公开成员函数)
owner_equal (C++26)	提供弱指针的基于所有者的相等比较 (公开成员函数)

非成员函数

std::swap(std::weak_ptr) (C++11)

特化 std::swap 算法 (函数模板)

辅助类

std::atomic<std::weak_ptr> (C++20)

原子弱指针 (类模板特化)

注解

同 std::shared_ptr，weak_ptr 的典型实现存储两个指针：

• 指向控制块的指针；和
• 用于构造它的 shared_ptr 存储的指针。

需要独立的存储一个指针确保 shared_ptr 和 weak_ptr 间的来回转换，即对于别名使用的 shared_ptr 也正确。不可能不经将 weak_ptr 锁入 shared_ptr 就访问它存储的指针。

功能特性测试宏	值	标准	功能特性
__cpp_lib_smart_ptr_owner_equality	202306L	(C++26)	使得 std::weak_ptr 可以作为无序关联容器的键

示例

演示如何通过锁来保证指针的有效性

运行此代码

#include <iostream>
#include <memory>
 
std::weak_ptr<int> gw;
 
void observe()
{
    std::cout << "gw.use_count() == " << gw.use_count() << "; ";
    // 使用之前必须制作一个 shared_ptr 副本
    if (std::shared_ptr<int> spt = gw.lock())
        std::cout << "*spt == " << *spt << '\n';
    else
        std::cout << "gw 已过期\n";
}
 
int main()
{
    {
        auto sp = std::make_shared<int>(42);
	gw = sp;
 
	observe();
    }
 
    observe();
}

输出：

gw.use_count() == 1: *spt == 42
gw.use_count() == 0: gw 已过期

缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

缺陷报告	应用于	出版时的行为	正确行为
LWG 3001	C++17	未为数组支持更新 element_type	已更新

参阅

unique_ptr (C++11)	拥有独有对象所有权语义的智能指针 (类模板)
shared_ptr (C++11)	拥有共享对象所有权语义的智能指针 (类模板)