Скотт Мейерс - Эффективный и современный С++. 42 рекомендации по использованию С++11 и С++14

• std::shared_ptrпредоставляет удобный подход к управлению временем жизни произвольных ресурсов, аналогичный сборке мусора.

• По сравнению с std::unique_ptrобъекты std::shared_ptrобычно в два раза больше, привносят накладные расходы на работу с управляющими блоками и требуют атомарной работы со счетчиками ссылок.

• Освобождение ресурсов по умолчанию выполняется с помощью оператора delete, однако поддерживаются и пользовательские удалители. Тип удалителя не влияет на тип указателя std::shared_ptr.

• Избегайте создания указателей std::shared_ptrиз переменных, тип которых — обычный встроенный указатель.

Парадоксально, но может быть удобно иметь интеллектуальный указатель, работающий как std::shared_ptr(см. раздел 4.2), но который не участвует в совместном владении ресурсом, на который указывает (другими словами, указатель наподобие std::shared_ptr, который не влияет на счетчик ссылок объекта). Эта разновидность интеллектуального указателя должна бороться с проблемой, неизвестной указателям std::shared_ptr: возможностью того, что объект, на который он указывает, был уничтожен. Истинный интеллектуальный указатель в состоянии справиться с этой проблемой, отслеживая, когда он становится висячим , т.e. когда объект, на который он должен указывать, больше не существует. Именно таковым и является интеллектуальный указатель std::weak_ptr.

Вы можете удивиться, зачем может быть нужен указатель std::weak_ptr. Вы, вероятно, удивитесь еще больше, когда познакомитесь с его API. Указатель std::weak_ptrне может быть ни разыменован, ни проверен на “нулевость”. Дело в том, что std::weak_ptrне является автономным интеллектуальным указателем. Это — дополнение к std::shared_ptr.

Их взаимосвязь начинается с самого рождения: указатели std::weak_ptrобычно создаются из указателей s td::shared_ptr. Они указывают на то же место, что и инициализирующие их указатели std::shared_ptr, но не влияют на счетчики ссылок объекта, на который указывают:

auto spw = // После создания spw счетчик

std::make_shared(); // ссылок указываемого Widget

// равен 1. (О std::make_shared

// см. Раздел 4.4.)

…

std::weak_ptrwpw(spw); // wpw указывает на тот же

// Widget, что и spw. Счетчик

// ссылок остается равным 1

…

spw = nullptr; // Счетчик ссылок равен 0, и

// Widget уничтожается.

// wpw становится висячим

О висячем std::weak_ptrговорят, что он просрочен (expired). Вы можете проверить это непосредственно:

if (wpw. expired()) … // Если wpw не указывает на объект…

Но чаше всего вам надо не просто проверить, не просрочен ли указатель std::weak_ptr, но и, если он не просрочен (т.e. не является висячим), обратиться к объекту, на который он указывает. Это проще сказать, чем сделать. Поскольку у указателей std::weak_ptrнет операций разыменования, нет и способа написать такой код. Даже если бы он был, разделение проверки и разыменования могло бы привести к состоянию гонки: между вызовом expiredи разыменованием другой поток мог бы переприсвоить или уничтожить последний std::shared_ptr, указывающий на объект, тем самым приводя к уничтожению самого объекта. В этом случае ваше разыменование привело бы к неопределенному поведению.

Что вам нужно — так это атомарная операция, которая проверяла бы просроченность указателя std::weak_ptrи, если он не просрочен, предоставляла вам доступ к указываемому объекту. Это делается путем создания указателя std::shared_ptrиз указателя std::weak_ptr. Операция имеет две разновидности, в зависимости от того, что должно произойти в ситуации, когда std::weak_ptrоказывается просроченным при попытке создания из него std::shared_ptr. Одной разновидностью является std::weak_ptr::lock, которая возвращает std::shared_ptr. Этот указатель нулевой, если std::weak_ptrпросрочен:

std::shared_ptr spw1 // Если wpw просрочен,

= wpw. lock(); // spw1 - нулевой

auto spw2 = wpw. lock(); // То же самое, но с auto

Второй разновидностью является конструктор std::shared_ptr, принимающий std::weak_ptrв качестве аргумента. В этом случае, если std::weak_ptrпросрочен, генерируется исключение:

std::shared_ptrspw3(wpw); // Если wpw просрочен, гене-

// рируется std::bad_weak_ptr