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weak_ptr解决什么问题 打破循环引用实际案例

P粉602998670

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发布时间:2025-08-31 11:17:01

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来源于php中文网

原创

weak_ptr通过不增加引用计数来打破shared_ptr的循环引用,防止内存泄漏,常用于父子关系或观察者模式中安全访问对象。

weak_ptr解决什么问题 打破循环引用实际案例

在C++中,weak_ptr主要用于解决shared_ptr可能引起的循环引用问题。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,导致内存无法释放,造成内存泄漏。weak_ptr不增加引用计数,因此可以打破这种循环。

循环引用问题示例

考虑两个类A和B,它们彼此持有对方的shared_ptr:

#include 
#include 

struct B; // 前向声明

struct A {
    std::shared_ptr ptr;
    ~A() { std::cout << "A destroyed\n"; }
};

struct B {
    std::shared_ptr ptr;
    ~B() { std::cout << "B destroyed\n"; }
};

int main() {
    auto a = std::make_shared();
    auto b = std::make_shared();
    a->ptr = b;
    b->ptr = a;
    // 离开作用域,a和b的引用计数仍为1,无法释放
    return 0;
}

在这个例子中,a和b相互引用,即使main函数结束,它们的引用计数也不为0,析构函数不会被调用,造成内存泄漏。

使用weak_ptr打破循环

将其中一个引用改为weak_ptr,可以打破循环:

struct B {
    std::weak_ptr ptr; // 改为weak_ptr
    ~B() { std::cout << "B destroyed\n"; }
};

现在,B持有一个weak_ptr,不增加A的引用计数。当main函数结束时,a的引用计数为1(来自main中的a变量),b的引用计数也为1(来自main中的b变量)。离开作用域后,两者引用计数变为0,正确析构。

访问weak_ptr时需要先检查对象是否还存在:

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if (auto locked = b.ptr.lock()) {
    // 使用locked指向的A对象
} else {
    std::cout << "A object has been destroyed\n";
}

实际应用场景:观察者模式或父子关系

一个常见场景是父子对象关系。父对象持有子对象的shared_ptr,子对象如果也用shared_ptr回指父对象,就会循环引用。

解决方案是子对象使用weak_ptr指向父对象:

struct Parent;
struct Child {
    std::weak_ptr parent;
    void doSomething() {
        if (auto p = parent.lock()) {
            // 安全访问父对象
        }
    }
};

struct Parent {
    std::shared_ptr child;
};

这样,Parent持有Child的shared_ptr,Child持有Parent的weak_ptr,不会形成循环引用,对象可以正常释放。

基本上就这些。weak_ptr不参与引用计数,适合用于“观察”或“临时访问”场景,是管理生命周期、防止内存泄漏的重要工具

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