环形引用是指对象间相互持有对方的shared_ptr，导致引用计数无法归零而无法释放。例如a和b结构体分别持有对方的shared_ptr，即使外部不再引用它们，二者也不会被释放。解决方法是使用weak_ptr打破循环，如将b中的a_ptr改为weak_ptr，这样不增加引用计数，使对象在外部无引用时正常释放。常见场景包括观察者模式、树或图结构、缓存机制和双向链表。建议设计阶段明确“拥有方”与“引用方”，用weak_ptr表示非拥有关系，并定期使用工具检测内存泄漏。
在涉及复杂依赖关系的 C++ 程序中，内存泄漏和循环引用是常见的问题。智能指针虽然能帮助我们自动管理内存，但如果不加注意，shared_ptr 的使用反而可能造成环形引用（circular reference），导致对象无法被释放。解决这个问题的关键，在于理解 weak_ptr 的作用，并合理使用它来打破循环。
什么是环形引用？为什么会出问题？
在对象之间互相持有对方的
shared_ptr时，就可能发生环形引用。例如：
struct B; // 前向声明
struct A {
std::shared_ptr b_ptr;
};
struct B {
std::shared_ptr a_ptr;
};如果创建两个对象：
auto a = std::make_shared(); auto b = std::make_shared(); a->b_ptr = b; b->a_ptr = a;
这时候，
a和
b的引用计数都为 1，即使外部不再有指向它们的
shared_ptr，它们也不会被释放。因为彼此还持有对方的一个引用，引用计数始终不为 0。
这就是典型的“互相引用”造成的内存泄漏。
如何用 weak_ptr 打破循环？
要解决这个问题，关键在于将其中一个引用改为
weak_ptr，让它不增加引用计数。
比如上面的例子可以改成这样：
struct A {
std::shared_ptr b_ptr;
};
struct B {
std::weak_ptr a_ptr; // 改成 weak_ptr
};这样修改后，当
a持有
b，而
b只弱引用
a时，只要外部不再持有
a和
b的引用，它们就能正常释放。
需要注意的是，访问
weak_ptr时需要先检查它是否还有效：
if (auto shared_a = b->a_ptr.lock()) {
// 使用 shared_a
} else {
// 对象已经被释放
}实际开发中哪些场景容易出现循环引用？
以下是一些常见的容易发生循环引用的场景：
- 观察者模式/事件系统：观察者和被观察对象互相持有指针。
- 树形结构或图结构：父节点引用子节点，子节点又反过来引用父节点。
- 缓存机制：缓存项之间可能存在交叉引用。
- 双向链表：每个节点都持有前一个和后一个节点的指针。
在这些情况下，如果没有特别注意引用类型，很容易造成内存泄漏。
建议的做法是：
- 在设计类之间的关系时，提前考虑谁是“拥有方”，谁只是“引用方”。
- 把非拥有方的引用设置为
weak_ptr
。 - 定期检查对象生命周期，特别是在调试阶段使用工具（如 Valgrind、Visual Leak Detector）辅助排查。
小结一下
处理环形引用的核心方法就是：
- 避免两个对象互相使用
shared_ptr
直接引用。 - 使用
weak_ptr
来表达“我只关心你是否存在，但不负责你的生命周期”。 - 访问
weak_ptr
要通过lock()
获取临时的shared_ptr
，并判断有效性。
基本上就这些。看似简单，但在实际项目中，尤其是多人协作的大工程里，这类问题很容易被忽略。所以从一开始就要有意识地设计好对象之间的引用关系。
