shared_ptr循环引用会导致什么问题如何用weak_ptr避免内存泄漏-C++-PHP中文网

shared_ptr循环引用会导致什么问题如何用weak_ptr避免内存泄漏

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发布： 2025-07-01 12:53:01

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shared_ptr循环引用是指两个对象互相持有对方的shared_ptr，导致引用计数无法归零而引发内存泄漏。例如，结构体a持有b的shared_ptr，b也持有a的shared_ptr，当外部不再引用它们时，内部引用仍保持计数，阻止释放。解决方法是使用weak_ptr替代其中一个shared_ptr，如将b中的a_ptr改为weak_ptr，则不会增加a的引用计数，从而打破循环。使用weak_ptr时需注意：1.访问前必须调用lock()获取shared_ptr；2.需判断lock()返回是否为空；3.适用于观察者等无需强引用的场景。常见易发循环引用的场景包括：树形结构中父子节点互指、观察者模式订阅者与发布者互指、gui控件间互指等，这些都可通过改用weak_ptr避免内存泄漏。

shared_ptr循环引用会导致什么问题如何用weak_ptr避免内存泄漏

shared_ptr 的循环引用会导致内存泄漏，这是使用智能指针管理资源时常见的一个坑。简单来说，当两个对象互相持有对方的 shared_ptr 时，它们的引用计数永远无法降为0，于是谁都不会被释放，造成内存泄露。

什么是 shared_ptr 循环引用？

循环引用通常发生在两个对象彼此持有对方的 shared_ptr。例如：

struct B;

struct A {
    std::shared_ptr<B> b_ptr;
};

struct B {
    std::shared_ptr<A> a_ptr;
};

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当你创建两个对象并让它们互相引用时：

auto a = std::make_shared<A>();
auto b = std::make_shared<B>();
a->b_ptr = b;
b->a_ptr = a;

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此时，a 和 b 的引用计数都为1（各自外部持有的那个），而它们内部又各持有一个对方的 shared_ptr。所以即使你不再从外部访问这两个对象，它们的引用计数也始终是1，导致无法释放。

如何用 weak_ptr 解决这个问题？

weak_ptr 是一种不增加引用计数的智能指针，它用来观察 shared_ptr 所管理的对象。它不会影响对象的生命周期，只在需要时临时升级为 shared_ptr 使用。

要打破循环引用，只需要把其中一个引用改为 weak_ptr：

struct A {
    std::shared_ptr<B> b_ptr;
};

struct B {
    std::weak_ptr<A> a_ptr; // 改成 weak_ptr
};

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这样，在构建循环链路时，只有 A 持有 B 的强引用，而 B 对 A 的引用是弱引用，不会阻止 A 被释放。

使用 weak_ptr 的注意事项

虽然 weak_ptr 可以避免循环引用，但使用时也要注意以下几点：

访问前必须 lock()：weak_ptr 不能直接使用，必须调用 lock() 方法获取一个 shared_ptr 实例。
```
if (auto a = b->a_ptr.lock()) {
    // 安全使用 a
} else {
    // 对象已经被释放
}
```
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可能为空：因为 weak_ptr 不控制生命周期，所以在使用时要判断对象是否还存在。
适合“观察者”场景：比如缓存、回调注册、事件监听等不需要强引用的场合。