【C++】weak

weak_ptr这个指针天生一副小弟的模样，也是在C++11的时候引入的标准库，它的出现完全是为了弥补它老大shared_ptr天生有缺陷的问题。

相比于上一代的智能指针auto_ptr来说，新进老大shared_ptr可以说近乎完美，但是通过引用计数实现的它，虽然解决了指针独占的问题，但也引来了引用成环的问题，这种问题靠它自己是没办法解决的，所以在C++11的时候将shared_ptr和weak_ptr一起引入了标准库，用来解决循环引用的问题。

什么是循环引用的问题呢？在shared_ptr的使用过程中，当强引用计数为0是，就会释放所指向的堆内存。那么问题来了，如果和死锁一样，当两个shared_ptr互相引用，那么它们就永远无法被释放了。

例如：

编译并运行结果，打印为：

通过这次结果可以看到，CA和CB的对象都被正常的析构了。修改后例子中的引用关系如下图所示：

流程与上一例子大体相似，但是不同的是④这条引用是通过weak_ptr建立的，并不会增加引用计数。也就是说，CA的对象只有一个引用计数，而CB的对象只有2个引用计数，当main函数返回时，对象ptr_a和ptr_b被销毁，也就是①、③两条引用会被断开，此时CA对象的引用计数会减为0，对象被销毁，其内部的m_ptr_b成员变量也会被析构，导致CB对象的引用计数会减为0，对象被销毁，进而解决了引用成环的问题。

如果仔细看代码的话，会觉得很神奇！定义m_ptr_a修改成std::weak_ptr类型，但是set_ptr函数定义的参数还是std::shared_ptr类型。这个时候为什么没有报错？weak_ptr和shared_ptr的联系是什么呢？

weak_ptr是为了配合shared_ptr而引入的一种智能指针，它指向一个由shared_ptr管理的对象而不影响所指对象的生命周期，也就是，将一个weak_ptr绑定到一个shared_ptr不会改变shared_ptr的引用计数。不论是否有weak_ptr指向，一旦最后一个指向对象的shared_ptr被销毁，对象就会被释放。从这个角度看，weak_ptr更像是shared_ptr的一个助手而不是智能指针。

在例子中，由于thread1等待2s，此时，main线程早已经把t对象析构了。打印m_id，自然不能打印出2了。可以通过shared_ptr和weak_ptr来解决共享对象的线程安全问题。

如果想访问对象的方法，先通过t的lock方法进行提升操作，把weak_ptr提升为shared_ptr强智能指针。提升过程中，是通过检测它所观察的强智能指针保存的Test对象的引用计数，来判定Test对象是否存活。ps如果为nullptr，说明Test对象已经析构，不能再访问；如果ps!=nullptr，则可以正常访问Test对象的方法。

如果设置t2为分离线程t2.detach()，让main主线程结束，sp智能指针析构，进而把Test对象析构，此时showID方法已经不会被调用，因为在thread2方法中，t提升到sp时，lock方法判定Test对象已经析构，提升失败！

观察者模式就是，当观察者观察到某事件发生时，需要通知监听者进行事件处理的一种设计模式。

在多数实现中，观察者通常都在另一个独立的线程中，这就涉及到在多线程环境中，共享对象的线程安全问题(解决方法就是使用上文的智能指针)。这是因为在找到监听者并让它处理事件时，其实在多线程环境中，肯定不明确此时监听者对象是否还存活，或是已经在其它线程中被析构了，此时再去通知这样的监听者，肯定是有问题的。

也就是说，当观察者运行在独立的线程中时，在通知监听者处理该事件时，应该先判断监听者对象是否存活，如果监听者对象已经析构，那么不用通知，并且需要从map表中删除这样的监听者对象。其中的主要代码为：

这个想法来源于：一个用C++写的开源网络库，muduo库，作者陈硕。大家可以在网上下载到muduo的源代码，该源码中对于智能指针的应用非常优秀，其中借助shared_ptr和weak_ptr解决了这样一个问题，多线程访问共享对象的线程安全问题。

循环引用，简单来说就是：两个对象互相使用一个shared_ptr成员变量指向对方的会造成循环引用，导致引用计数失效。上文详细讲述了循环引用的错误原因和解决办法。

在上文讲述shared_ptr的博文中就有讲述到：enable_shared_from_this中有一个弱指针weak_ptr，这个弱指针能够监视this。在调用shared_from_this这个函数时，这个函数内部实际上是调用weak_ptr的lock方法。lock()会让shared_ptr指针计数+1，同时返回这个shared_ptr。