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

Но вас, вероятно, интересует, зачем вообще нужен std::weak_ptr. Рассмотрим фабричную функцию, которая производит интеллектуальные указатели на объекты только для чтения на основе уникальных значений идентификаторов. В соответствии с советом из раздела 4.1, касающегося возвращаемых типов фабричных функций, она возвращает std::unique_ptr:

std::unique_ptr loadWidget(WidgetID id);

Если loadWidgetявляется дорогостоящим вызовом (например, из-за файловых операций ввода-вывода или обращения к базе данных), а идентификаторы часто используются повторно, разумной оптимизацией будет написание функции, которая делает то же, что и loadWidget, но при этом кеширует результаты. Засорение кеша всеми затребованными Widgetможет само по себе привести к проблемам производительности, так что другой разумной оптимизацией является удаление кешированных Widget, когда они больше не используются.

Для такой кеширующей фабричной функции возвращаемый тип std::unique_ptrне является удачным выбором. Вызывающий код, определенно, получает интеллектуальные указатели на кешированные объекты, и время жизни полученных объектов также определяется вызывающим кодом. Однако кеш также должен содержать указатели на эти же объекты. Указатели кеша должны иметь возможность обнаруживать свое висячее состояние, поскольку когда клиенты фабрики заканчивают работу с объектом, возвращенным ею, этот объект уничтожается, и соответствующая запись кеша становится висячей. Следовательно, кешированные указатели должны представлять собой указатели std::weak_ptr, которые могут обнаруживать, что стали висячими. Это означает, что возвращаемым типом фабрики должен быть std::shared_ptr, так как указатели std::weak_ptr могут обнаруживать, что стали висячими, только когда время жизни объектов управляется указателями std::shared_ptr.

Вот как выглядит быстрая и неаккуратная реализация кеширующей версии loadWidget:

std::shared_ptr fastLoadWidget(WidgetID id) {

static std::unordered_map

std::weak_ptr> cache;

auto objPtr // objPtr является std::shared_ptr

= cache[id].lock(); // для кешированного объекта и

// нулевым указателем для объекта,

// отсутствующего в кеше

if (!objPtr) { // При отсутствии в кеше

objPtr // объект загружается

= loadWidget(id);

cache[id] = objPtr; // и кешируется

}

return objPtr;

}

Эта реализация использует один из контейнеров С++11, представляющий собой хеш-таблицу ( std::unordered_map), хотя здесь и не показаны хеширование WidgetIDи функции сравнения, которые также должны присутствовать в коде.

Реализация fastLoadWidgetигнорирует тот факт, что кеш может накапливать просроченные указатели std::weak_ptr, соответствующие объектам Widget, которые больше не используются (а значит, были уничтожены). Реализация может быть улучшена, но вместо того чтобы тратить время на вопрос, который не привнесет ничего нового в понимание интеллектуальных указателей std::weak_ptr, давайте рассмотрим второе применение этих указателей: шаблон проектирования Observer (Наблюдатель). Основными компонентами этого шаблона являются субъекты (объекты, которые могут изменяться) и наблюдатели (объекты, уведомляемые при изменении состояний). В большинстве реализаций каждый субъект содержит член-данные, хранящие указатели на его наблюдателей. Это упрощает для субъектов проблемы уведомления об изменении состояний. Субъекты не заинтересованы в управлении временем жизни своих наблюдателей (т.e. тем, когда они должны быть уничтожены), но они очень заинтересованы в том, чтобы, если наблюдатель был уничтожен, субъекты не пытались к нему обратиться. Разумным проектом может быть следующий — каждый субъект хранит контейнер указателей std::weak_ptrна своих наблюдателей, тем самым позволяя субъекту определять, не является ли указатель висящим, перед тем как его использовать.

В качестве последнего примера применения std::weak_ptrрассмотрим структуру данных с объектами А, Ви Св ней, где Аи Ссовместно владеют В, а следовательно, хранят указатели std::shared_ptrна нее:

Предположим, что было бы также полезно иметь указатель из в на А. Какую разновидность интеллектуального указателя следует использовать в этом случае?

Есть три варианта.