C++11新特性之weak_ptr智能指针

        本节介绍最后一个智能指针——weak_ptr智能指针。

1.介绍

        weak_ptr智能指针也是以模板类的方式实现的。同样定义在<memory>头文件，并位于std命名空间中。在使用前需包含这两条语句。

        C++11虽然将weak_ptr当做智能指针，但该类型通常不单独使用，只能与shared_ptr类型指针搭配使用。通过weak_ptr指针，我们可以获取shared_ptr指针的状态信息，例如有多少个shared_ptr指向同一片堆内存，指向的堆内存是否被释放等。

        注意，weak_ptr指针的指向与shared_ptr指针相同时，weak_ptr指针不会使指向堆内存的引用计数加1；同样，weak_ptr指针释放时，引用计数也不会减1。即weak_ptr不影响所指堆内存空间的引用计数。

        weak_ptr没有重载*与->运算符，因此，weak_ptr指针只能访问所指堆内存，不能修改。

2.weak_ptr用法 

        （1）创建weak_ptr指针

        1.创建一个空指针

weak_ptr<int> wp1;

        2.根据已有指针，创建新指针。

weak_ptr<int> wp2 (wp1);

        创建的wp2指针指向的堆内存空间与wp1相同。 

        3.利用shared_ptr指针初始化。

shared_ptr<int> sp (new int);
weak_ptr<int> wp3 (sp);

        （2）成员方法

• operator=()——重载 = 赋值运算符，weak_ptr 指针可以直接被 weak_ptr 或者 shared_ptr 类型指针赋值。
• swap(x)—— x 表示同类型的 weak_ptr 指针，该函数可以互换 2 个同类型 weak_ptr 指针的内容。
• reset()——将当前 weak_ptr 指针置为空指针。
• use_count()——查看指向与当前 weak_ptr 指针指向相同的 shared_ptr 指针的数量。
• expired()——判断当前 weak_ptr 指针为否过期（指针为空，或者指向的堆内存已经被释放）。
• lock()——如果当前 weak_ptr 已经过期，则该函数会返回一个空的 shared_ptr 指针；反之，该函数返回一个和当前 weak_ptr 指向相同的 shared_ptr 指针。

3.使用场景

        （1）解决shared_ptr的循环引用问题。 

        循环引用是指两个或多个对象通过shared_ptr互相引用，导致引用计数永不为0，从而造成内存泄漏。使用weak_ptr代替shared_ptr可以打破这种循环引用。

        （2）缓存与观察者模式

        在缓存系统与观察者模式中，weak_ptr可以用于观测对象的生命周期。例如，缓存系统用weak_ptr存储对象的引用，当对象被销毁时，缓存自动失效。

4.总结

         weak_ptr依赖于shared_ptr使用。更像是shared_ptr的一种辅助工具。具有以下特点：

        1.weak_ptr不会影响指向对象的引用计数。

        2.weak_ptr依赖于shared_ptr使用。

        3.不影响对象生命周期。当weak_ptr指向对象被销毁，它会自动变为空指针。