c++ weak_ptr 在取消引用后过期？

Question

我是智能指针的新手，我想弄清楚为什么weak_ptr 在取消引用运算符之后会过期。我用来测试的代码在这里：

#include <memory>
#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

struct node
{
    weak_ptr<node> parent;
    shared_ptr<node> child;
    int val;
};

shared_ptr<node> foo()
{
    shared_ptr<node> a = make_shared<node>();
    shared_ptr<node> b = make_shared<node>();

    a->val = 30;
    b->val = 20;

    b->parent = a;
    a->child = b;

    return a;
}

int main()
{
    shared_ptr<node> c = foo();
    node d = *foo();

    if (c->child->parent.expired())
    {
        cout << "weak ptr in c has expired." << endl;
    }

    if (d.child->parent.expired())
    {
        cout << "weak ptr in d has expired." << endl;
    }

    return 0;
}

程序输出weak ptr in d has expired.

我不明白为什么当d 使用解引用运算符时，它会过期。关于这一点，有没有办法阻止它（除了不取消引用它）？

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我通过将节点中的weak_ptr 更改为shared_ptr 来尝试as mrtnj suggested，但我认为我有内存泄漏。我将node 类更改为

struct node
{
    shared_ptr<node> parent;
    shared_ptr<node> child;
    int val;
};

然后修改源代码添加了tryCreate函数。

void tryCreate()
{
    node d = *foo();
}

然后在我的 main 中调用它，这样我的 main 看起来像

int main()
{
    tryCreate();
    return 0;
}

我使用了 Visual Studio 2015 的内存分析，发现只有分配，没有释放。我将parent 更改为weak_ptr，我看到了释放。我做错了什么还是确实需要在这些循环条件下使用weak_ptr？

Answer 1

当引用对象的最后一个shared_ptr 被销毁时，weak_ptr 到期。

在语句中发生的代码中

node d = *foo();

这里foo() 返回一个shared_ptr，这是最后一个引用该对象的shared_ptr（foo 创建的两个的父对象）。而这个shared_ptr 是一个临时的，在解除引用之后就在那里被破坏了。这会将引用计数减少到 0 并且 weak_ptr 过期。

由于shared_ptr 是最后一个，对象被销毁，这导致其子对象也被销毁。因此，后面深入研究这些对象的代码具有未定义的行为。

由于 d 包含指向子节点的 shared_ptr，因此子节点此时不会被销毁，正如 Miles Budnek 在评论中所指出的那样。

Answer 2

node d = *foo();

foo 返回一个shared_ptr，它使分配在foo 中的父节点保持活动状态。

然后您将其内容复制到d，但不存储shared_ptr，以便在语句末尾销毁。现在没有 shared_ptr 实例引用在 foo 中动态分配的节点实例，因此对它的弱指针引用现在已过期。

取消引用不是问题：问题是未能捕获返回的shared_ptr。

Answer 3

这里：

node d = *foo();

您取消引用 shared_ptr，因此 d 包含 node 的副本，该副本是在 foo 行中创建的：

shared_ptr<node> a = make_shared<node>();

这个a 将在node d = *foo(); 之后被销毁。这是因为 parent 只是节点内的一个 weak_ptr。

关于这一点，有没有办法阻止它（除了不取消引用它）？

不取消引用似乎是个好方法。

您可以从weak_tr<node> parent; 切换到shared_ptr<node> parent;。 其他解决方案是保留一个全局shared_ptr<node> root;，它会保留对您的a 的引用。但这取决于您的代码真正要做什么。