弱引用weak_ptr 解决shared_ptr的循环引用

循环引用：
引用计数是一种便利的内存管理机制，但它有一个很大的缺点，那就是不能管理循环引用的对象。一个简单的例子如下：

class parent;
class children;

typedef shared_ptr parent_ptr;
typedef shared_ptr children_ptr;

class parent
{
public:
    ~parent() { std::cout << "destroying parent\n"; }

public:
    //weak_ptr  children;
    children_ptr children;
};

class children
{
public:
    ~children() { std::cout << "destroying children\n"; }

public:
    parent_ptr parent;
    //weak_ptr  parent;
};

class A
{
public:
    ~A()
    {
        cout << " A is destroying" << endl;
    }
};

class B
{
public:
    ~B()
    {
        cout << " B is destroying" << endl;
    }
};

void test()
{
    A a;
    B b;
    parent_ptr father(new parent());
    children_ptr son(new children);

    father->children = son;
    cout << son.use_count() << endl;


    son->parent = father;
    cout << father.use_count() << endl;
}

void main()
{
    std::cout << "begin test...\n";
    test();
    std::cout << "end test.\n";
    cin.get();
}

parent 类中有指向children 类的shared_ptr智能指针,children 类中有指向parent类的shared_ptr 智能指针，他们相互指向会构成shared_ptr 的循环引用。

运行该程序可以看到，即使退出了test函数后，由于parent和children对象互相引用，它们的引用计数都是1，不能自动释放，并且此时这两个对象再无法访问到。这就引起了c++中那臭名昭著的内存泄漏。

利用weak_ptr来解决此问题：
- 强引用和弱引用
一个强引用当被引用的对象活着的时候，这个引用也存在。（就是说，当至少有一个强引用，那么这个对象就不能被释放）。boost::share_ptr就是强引用。
相对而言，弱引用当引用的对象活的时候不一定存在 。仅仅是当它存在的时候的一个引用。弱引用并不修改该对象的引用技术，这意味这弱引用它并不对对象的内存进行管理，在功能上类似普通的指针，然而一个比较大的区别是：弱引用能检测到所管理的对象是否已经被释放，从而避免访问非法内存。
- boost::weak_ptr
boost::weak_ptr是boost提供的一个弱引用的智能指针，它的声明可以简化如下：

namespace boost {

    template<typename T>class weak_ptr {
    public:
        template <typename Y>
        weak_ptr(const shared_ptr& r);

        weak_ptr(const weak_ptr& r);

        ~weak_ptr();

        T* get() const; 
        bool expired() const;
        shared_ptr lock() const;
    }; 
}

可以看到，weak_ptr 必须从一个share_ptr或者另一个weak_ptr转换而来，不能使用new 对象进行构造。这也说明，进行该对象的内存管理的是那个强引用的shared_ptr。weak_ptr只是提供了对管理对象一个访问手段。

-方法 1

class parent
{
public:
    ~parent() { std::cout << "destroying parent\n"; }

public:
    weak_ptr  children;//将shared_ptr替换成 weak_ptr 
    //children_ptr children;
};

-方法2

class children
{
public:
    ~children() { std::cout << "destroying children\n"; }

public:
   // parent_ptr parent;
    weak_ptr<parent>  parent;
};

由于弱引用不更改引用计数，类似普通指针，只要把循环引用的一方使用弱引用，即可解除循环引用。

注意：
最后值得一提的是,虽然通过弱引用指针可以有效的解除循环引用，但这种方式必须在程序员能预见会出现循环引用的情况下才能使用，也可以是说这个仅仅是一种编译期的解决方案，如果程序在运行过程中出现了循环引用，还是会造成内存泄漏的。因此，不要认为只要使用了智能指针便能杜绝内存泄漏。毕竟，对于C++来说，由于没有垃圾回收机制，内存泄漏对每一个程序员来说都是一个非常头痛的问题。

转自：http://www.cnblogs.com/TianFang/archive/2008/09/20/1294590.html

shared_ptr 的参考文件：

http://www.boost.org/doc/libs/1_62_0/libs/smart_ptr/shared_ptr.htm#comparison