weak_ptr：打破环并安全取得临时拥有权

强引用环为什么不会自动回收

若 A 通过 shared_ptr 拥有 B，而 B 也通过 shared_ptr 拥有 A，外部句柄都消失后，两者仍各自拥有一个强拥有者。引用计数并不是追踪式垃圾回收，不会发现这组对象整体已与业务根节点断开，所以不会自动打破这个环。

先确定业务上哪条边拥有对象，哪条边只是回看。示例父节点共享拥有孩子，孩子用 weak_ptr 观察父节点。释放外部父拥有者后，父析构释放其孩子句柄；即使外部仍持有孩子，孩子的弱回指也不会强行留住父节点。

lock 合并判断与取得拥有权

weak_ptr 不能直接解引用。auto p = weak.lock() 原子地尝试取得同一所有权组的强引用；若对象已过期，得到空 shared_ptr。把 p 保存为局部变量，并在非空分支中使用，就把目标的生存期保护覆盖到整个使用区间。

先检查 expired 再使用另存的裸地址，存在检查后对象立即销毁的时间窗口。expired 适合显示状态或清理缓存，不适合证明下一步访问安全。lock 解决的是生存期竞争，不同步对象字段，也不能让对同一个 weak_ptr 变量的任意并发写入变安全。

弱观察者也需要生命周期设计

弱缓存只保存 weak_ptr 时，最后一个真正的拥有者消失后缓存项就过期；下一次请求必须接受重新创建。若缓存的目的就是强制保留对象，则应使用有容量与淘汰策略的拥有型缓存，而不是误把弱缓存当永久存储。

示例在临时锁定父节点时访问对象，随后销毁这份临时拥有权，再释放父节点。assert 展示父已销毁而孩子仍存活。weak_ptr 可以继续存在并报告过期，此时没有可用的父对象，但控制块相关存储可能仍需保留直到弱观察者也消失。

最低标准 C++11 · 完整程序 · 下载 .cpp

#include <cassert>
#include <memory>

struct Node {
    static int alive;
    std::shared_ptr<Node> child;
    std::weak_ptr<Node> parent;
    Node() { ++alive; }
    ~Node() { --alive; }
};
int Node::alive = 0;

int main() {
    auto parent = std::make_shared<Node>();
    auto child = std::make_shared<Node>();
    parent->child = child;
    child->parent = parent;
    {
        auto locked = child->parent.lock();
        assert(locked && locked->child == child);
    }
    parent.reset();
    assert(Node::alive == 1);
    assert(child->parent.expired());
    assert(!child->parent.lock());
    child.reset();
    assert(Node::alive == 0);
}

在本地编译

g++ -std=c++11 -Wall -Wextra -Wpedantic -pthread memory-weak-ptr.cpp -o example && ./example

预期结果

预期：正常退出、无输出；所有 assert 通过。

CHECK YOUR UNDERSTANDING

合上答案，试着解释。

一个对象保存回调，回调又按值捕获该对象的 shared_ptr。怎样改写这份所有权关系？

继续查证

• C++ 工作草案 [util.smartptr.weak.obs]：lock 原子取得拥有权
• C++ Core Guidelines R.24：打破共享引用环

标准草案链接会随工作草案更新；本文版本标记对应示例最低要求，不表示草案中的所有新规则都适用于旧标准。