c++ - 在 std::set 或 std::map 的键中使用 weak_ptr 是否安全

Question

今天有很多关于 std::weak_ptr 和 std::owner_less 以及它们在关联容器 std::set< 中的使用的问题 和 std::map。有许多帖子指出在 std::set 中使用 weak_ptr 是不正确的，因为如果弱指针过期，它将是未定义的行为。这是正确的吗？

Answer 1

原因之一std::owner_less exists 是为了提供这种排序，并在存在过期弱指针的情况下保证其安全。我的逻辑是

一、std::owner_less的定义

• operator() defines a strict weak ordering as defined in 25.4

  under the equivalence relation defined by operator(), !operator()(a, b) && !operator()(b, a), two shared_ptr or weak_ptr instances are equivalent if and only if they share ownership or are both empty.

两种情况是

1. 它们共享同一个对象，这实际上意味着它们共享同一个引用计数对象。
2. 它们都是空的。

现在，我认为困惑是在第二个任期。关键是标准中的“空”意味着 weak_ptr不与任何对象共享所有权。同样，标准规定

• constexpr weak_ptr() noexcept;

  Effects: Constructs an empty weak_ptr object.
  Postconditions: use_count() == 0.

• weak_ptr(const weak_ptr& r) noexcept;
• template<class Y> weak_ptr(const weak_ptr<Y>& r) noexcept;

• template<class Y> weak_ptr(const shared_ptr<Y>& r) noexcept;

  Requires: The second and third constructors shall not participate in the overload resolution unless Y* is implicitly convertible to T*.

  Effects: If r is empty, constructs an empty weak_ptr object; otherwise, constructs a weak_ptr object that shares ownership with r and stores a copy of the pointer stored in r.

  Postconditions: use_count() == r.use_count().

交换定义为交换两个weak_ptr的状态s，并且赋值被定义为使用上面的构造函数和交换。

这里要注意的是，唯一的方法是创建一个空的 weak_ptr是默认构造它，或者从以前空的 weak_ptr 复制/移动/分配一个或 shared_ptr .同样重要的是要注意你不能得到一个空的 weak_ptr通过简单地让 weak_ptr到期。一个过期的weak_ptr只是有一个 use_count为零。

作为一个实际问题，当一个 shared_ptr创建时，必须创建一个引用计数对象，或者使用 shared_ptr 与数据分开构造函数，或在相同的内存分配时 std::make_shared用来。当 weak_ptr由 shared_ptr 构成，它将指向相同的控制结构和引用计数。当 shared_ptr被销毁，它可能会销毁数据，但引用计数对象必须保留直到所有 weak_ptr该股份所有权被删除。否则，weak_ptr会有一个悬空指针引用。

因此，所有这些加在一起意味着使用 std::weak_ptr 是安全的因为他们是 std::map 的关键或者在 std::set , 只要你使用 std::owner_less执行排序。以上保证了 weak_ptr 的顺序即使它在容器中过期，也会保持不变。