循环引用指两个对象的shared_ptr相互持有,导致引用计数无法归零而内存泄漏;weak_ptr不增加引用计数,可打破循环,通过lock()安全访问对象,避免内存泄漏。

在C++中,weak_ptr 是一种智能指针,用于解决 shared_ptr 可能导致的循环引用问题。当两个或多个对象通过 shared_ptr 相互持有对方时,引用计数永远不会降为0,导致内存泄漏。weak_ptr 不增加对象的引用计数,因此可以打破这种循环。
什么是循环引用?
考虑两个类 A 和 B,每个类都持有一个指向对方的 shared_ptr:
class B; // 前向声明class A {
public:
std::shared_ptr ptr;
~A() { std::cout };
class B {
public:
std::shared_ptr ptr;
~B() { std::cout };
int main() {
auto a = std::make_shared();
auto b = std::make_shared();
a->ptr = b;
b->ptr = a;
return 0;
}
这段代码中,a 和 b 的引用计数都是2。main 函数结束时,a 和 b 被销毁,但它们所指向的对象仍被对方持有,因此析构函数不会被调用,造成内存泄漏。
weak_ptr 如何打破循环
将其中一个 shared_ptr 改为 weak_ptr,即可打破循环。weak_ptr 不增加引用计数,只在需要时临时提升为 shared_ptr 来安全访问对象。
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class A {
public:
std::shared_ptr ptr;
~A() { std::cout };
class B {
public:
std::weak_ptr ptr; // 使用 weak_ptr
~B() { std::cout };
int main() {
auto a = std::make_shared();
auto b = std::make_shared();
a->ptr = b;
b->ptr = a; // 不增加引用计数
return 0;
}
此时,a 的引用计数为1(来自 main 中的 a),b 的引用计数也为1(来自 a->ptr)。当 main 结束时,a 和 b 的 shared_ptr 被释放,对象被正确析构。
如何安全使用 weak_ptr
weak_ptr 本身不能直接访问对象,必须通过 lock() 方法转换为 shared_ptr:
std::weak_ptr wp = a;{
std::shared_ptr temp = wp.lock();
if (temp) {
// 安全访问对象
temp->doSomething();
} else {
// 对象已被释放
std::cout }
}
lock() 返回一个 shared_ptr,如果原对象还存在,否则返回空 shared_ptr。这保证了线程安全和生命周期管理的正确性。
基本上就这些。weak_ptr 的核心价值在于它提供了一种观察性引用,不参与所有权管理,是解决 shared_ptr 循环引用的标准做法。在设计有相互关联的对象结构时,合理使用 weak_ptr 能有效避免内存泄漏。









