C++の基礎 - スマートポインタ(weak ptr)

概要

C++11では、unique_ptr<T>、shared_ptr<T>、weak_ptr<T>の3種のスマートポインタが追加された。
これらのスマートポインタは、メモリの動的確保の利用の際に生じる多くの危険性を低減する目的で使用されるが、
それぞれ独自の考え方と機能を持っている。

3種のスマートポインタを適切に使い分けることで、安全性と開発速度の向上が見込めるだけでなく、
プログラマの意図に合わせてポインタを記述し分けることができる、非常に強力なツールとなる。

ここでは、スマートポインタについて初めて学ぶ人を対象に、
C++11で追加された3種のスマートポインタの機能と使い方、および3種をどのように考えて使うかについて、初歩的な解説を行う。

weak_ptrとは

weak_ptr<T>は、shared_ptr<T>の循環参照によって生じる問題を防ぐために導入されたスマートポインタである。
先の2つのスマートポインタと違い、weak_ptr<T>はメモリへの所有権を持つことはない。
その代わりに、weak_ptr<T>はshared_ptr<T>の指すメモリを参照することができる。

循環参照の例で見てみる。

 #include<memory>
 
 class CHoge
 {
    public:
       // shared_ptrで所有権を得る代わりに、weak_ptrで参照する
       std::weak_ptr<CHoge> ptr;
 };
 
 int main()
 {
    std::shared_ptr<CHoge> pHoge1 = std::make_shared<CHoge>();
    std::shared_ptr<CHoge> pHoge2 = std::make_shared<CHoge>();
 
    // Hoge1のweak_ptrで、pHoge2を参照する
    pHoge1->ptr = pHoge2;
 
    // Hoge2のweak_ptrで、pHoge1を参照する
    pHpge2->ptr = pHoge1;
 } // 確保したメモリへの所有権はpHoge1、pHoge2しかそれぞれ持っていないので、循環参照が生じず、正しく解放される

このように、 weak_ptr<T>は所有権を持たずにメモリへの参照のみ保持することによって、確保したメモリへアクセスするスマートポインタである。
所有権を持たないため、自身が参照しているメモリが解放されてしまうことはあるが、
weak_ptr<T>は、すでにshared_ptr<T>によって参照先のメモリが解放されたかどうかを確認することができる。

weak_ptrの使い方

具体的な使い方を見てみる。
weak_ptr<T>は　shared_ptr<T>が所有権を持つメモリしか管理できない。