C++内存管理基础中weak_ptr避免循环引用的技巧-C++-PHP中文网

C++内存管理基础中weak_ptr避免循环引用的技巧

P粉602998670

发布： 2025-09-08 09:46:01

原创

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weak_ptr通过打破shared_ptr循环引用防止内存泄漏，适用于缓存、观察者模式和数据结构场景，使用lock()检查对象有效性，相比原始指针更安全。

c++内存管理基础中weak_ptr避免循环引用的技巧

C++内存管理中，

weak_ptr

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通过打破 shared_ptr 之间的循环引用，防止内存泄漏。它允许你观察对象，但不拥有它，因此不增加引用计数。

解决方案：

循环引用发生在两个或多个对象互相持有

shared_ptr

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指向对方时。当这些对象超出作用域时，由于引用计数不为零，它们不会被释放，导致内存泄漏。

weak_ptr

登录后复制

通过持有对象的弱引用来解决这个问题。

识别循环引用: 首先，你需要识别代码中可能存在循环引用的地方。通常，这涉及到对象之间的互相引用。

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使用
```
weak_ptr
```
登录后复制
打破循环: 将循环引用中的一个
```
shared_ptr
```
登录后复制
替换为
```
weak_ptr
```
登录后复制
。这意味着一个对象可以观察另一个对象，而不会增加其引用计数。
使用
```
lock()
```
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访问对象: 在使用
```
weak_ptr
```
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访问对象之前，你需要调用
```
lock()
```
登录后复制
方法。
```
lock()
```
登录后复制
返回一个
```
shared_ptr
```
登录后复制
，如果对象仍然存在，则
```
shared_ptr
```
登录后复制
有效；如果对象已经被销毁，则
```
shared_ptr
```
登录后复制
为空。

#include <iostream>
#include <memory>

class B; // 前向声明

class A {
public:
    std::shared_ptr<B> b_ptr;
    ~A() { std::cout << "A is destroyed" << std::endl; }
};

class B {
public:
    std::weak_ptr<A> a_ptr; // 使用 weak_ptr
    ~B() { std::cout << "B is destroyed" << std::endl; }
};

int main() {
    std::shared_ptr<A> a = std::make_shared<A>();
    std::shared_ptr<B> b = std::make_shared<B>();

    a->b_ptr = b;
    b->a_ptr = a; // B 持有 A 的弱引用

    // a 和 b 超出作用域，都会被销毁，避免了内存泄漏
    return 0;
}

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在这个例子中，

登录后复制

类使用

weak_ptr

登录后复制

持有

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类的引用。当

登录后复制

和

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超出作用域时，它们都会被正确地销毁。

weak_ptr

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的适用场景有哪些？

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weak_ptr

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非常适合在以下场景中使用：

缓存: 可以使用
```
weak_ptr
```
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来缓存对象。如果对象不再被其他
```
shared_ptr
```
登录后复制
引用，缓存可以安全地释放它。
观察者模式: 在观察者模式中，观察者可以使用
```
weak_ptr
```
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来观察主题对象，而不会影响主题对象的生命周期。
数据结构: 在某些数据结构中，例如双向链表或树，可以使用
```
weak_ptr
```
登录后复制
来避免循环引用。

如何安全地使用

weak_ptr

登录后复制

？

安全使用

weak_ptr

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的关键在于始终在使用前检查对象是否仍然存在。这可以通过调用

lock()

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方法来实现。

#include <iostream>
#include <memory>

class MyObject {
public:
    void doSomething() {
        std::cout << "Doing something!" << std::endl;
    }
    ~MyObject() { std::cout << "MyObject destroyed" << std::endl; }
};

int main() {
    std::weak_ptr<MyObject> weakObj;
    {
        std::shared_ptr<MyObject> sharedObj = std::make_shared<MyObject>();
        weakObj = sharedObj;

        if (auto sharedPtr = weakObj.lock()) {
            sharedPtr->doSomething();
        } else {
            std::cout << "Object is no longer available." << std::endl;
        }
    } // sharedObj goes out of scope here and MyObject is destroyed

    if (auto sharedPtr = weakObj.lock()) {
        sharedPtr->doSomething();
    } else {
        std::cout << "Object is no longer available." << std::endl;
    }

    return 0;
}

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如果