1.46、weak_ptr是怎么实现的？

控制块（Control Block）

shared_ptr和weak_ptr都指向同一个控制块，该控制块维护两个计数器：

• • 强引用计数（use_count）：当前有多少个shared_ptr实例拥有对象所有权。
• • 弱引用计数（weak_count）：当前有多少个weak_ptr实例引用该控制块（不拥有对象所有权）。

对象生命周期管理

• • 当shared_ptr的最后一个实例销毁时，强引用计数归零，对象被释放。
• • 控制块本身只有当强引用计数和弱引用计数都为零时才被销毁。

weak_ptr不拥有对象

weak_ptr仅持有对控制块的弱引用，不增加强引用计数，不影响对象生命周期。
它可以观察对象是否还存活，但不控制对象销毁。

关键方法与行为

构造和赋值

• • weak_ptr可以从shared_ptr构造，内部增加弱引用计数。
• • 复制或赋值weak_ptr也会增加弱引用计数。

检测对象有效性

• • expired()：判断对象是否已被销毁（即强引用计数是否为0）。
• • use_count()：返回当前强引用计数。

获取临时所有权

• • lock()：尝试从weak_ptr获得一个临时的shared_ptr，如果对象仍然存在（强引用计数>0），返回有效的shared_ptr；否则返回空指针。
• • lock()操作是线程安全的，保证在多线程环境下不会产生竞态条件。

作用与优势

解决循环引用

在两个对象互相持有shared_ptr时，会导致引用计数永远不为零，造成内存泄漏。
使用weak_ptr打破循环引用链，避免资源无法释放。

避免悬挂指针

通过weak_ptr观察对象状态，避免访问已被销毁的对象，减少悬挂指针风险。

线程安全的临时访问

多线程环境下，weak_ptr能安全地检测对象是否存活并获取临时所有权。

简要示意图

shared_ptr<T> ---+
                 | 控制块（use_count, weak_count）
weak_ptr<T> -----+

- use_count：shared_ptr数量
- weak_count：weak_ptr数量（不含shared_ptr）

总结

std::weak_ptr通过共享控制块中的弱引用计数实现对对象的非拥有性观察，避免循环引用导致的内存泄漏，并提供线程安全的方式获取临时所有权。它是shared_ptr的辅助工具，适用于需要观察对象生命周期但不参与所有权管理的场景。
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