循环引用指两个对象通过shared_ptr相互持有,导致内存泄漏;解决方法是用weak_ptr打破循环,避免引用计数无法归零。

在C++11中使用
std::shared_ptr时,循环引用是一个常见问题。当两个或多个对象通过
std::shared_ptr相互持有对方时,引用计数永远不会归零,导致内存泄漏。解决这个问题的核心方法是使用
std::weak_ptr打破循环。
什么是循环引用?
假设类A持有一个指向B的
std::shared_ptr,而B也持有一个指向A的
std::shared_ptr。当这两个对象都被创建后,它们的引用计数至少为1,且彼此维持着对方的生命。即使外部不再使用它们,析构函数也不会被调用,因为引用计数无法降为0。 red">示例(存在循环引用):
#includestruct B; struct A { std::shared_ptr ptr; ~A() { std::cout << "A destroyed\n"; } }; struct B { std::shared_ptr ptr; ~B() { std::cout << "B destroyed\n"; } };
如果创建两个对象并互相赋值:
auto a = std::make_shared(); auto b = std::make_shared(); a->ptr = b; b->ptr = a;
此时,a和b的引用计数都为2。离开作用域后,
shared_ptr会减少引用计数到1,但由于仍大于0,析构函数不会执行,造成内存泄漏。
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使用std::weak\_ptr打破循环
将其中一个方向的
shared_ptr改为
weak_ptr,可以避免引用计数增加,从而打破循环。 修正后的代码:
struct B;
struct A {
std::shared_ptr ptr;
~A() { std::cout << "A destroyed\n"; }
};
struct B {
std::weak_ptr ptr; // 改为 weak_ptr
~B() { std::cout << "B destroyed\n"; }
};
此时,B持有的是指向A的弱引用,不会增加A的引用计数。当外部的
shared_ptr释放后,A会被正确销毁,随后B也会被销毁。
访问
weak_ptr内容时,需先检查对象是否还存在:
if (auto locked = b.ptr.lock()) {
// 使用 locked 操作 A 的对象
} else {
// 对象已被释放
}
实际应用建议
在设计对象关系时,明确“所有权”关系:
- 用
shared_ptr
表示拥有或共享所有权 - 用
weak_ptr
表示观察或非拥有性引用 - 父子结构中,父对象用
shared_ptr
管理子对象,子对象用weak_ptr
回指父对象 - 观察者模式、缓存、双向链表等场景中,非主导方应使用
weak_ptr
基本上就这些。只要在可能形成闭环的地方引入
weak_ptr,就能有效避免循环引用带来的内存泄漏问题。










