C++11如何使用std::weak_ptr解决循环引用问题-C++-PHP中文网

C++11如何使用std::weak_ptr解决循环引用问题

P粉602998670

发布： 2025-09-17 10:47:01

原创

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循环引用指两个对象互相持有对方的shared_ptr，导致引用计数无法归零而内存泄漏；使用weak_ptr可打破循环，因其不增加引用计数，仅观察对象是否存在，从而确保正确析构。

c++11如何使用std::weak_ptr解决循环引用问题

在C++11中，std::shared_ptr通过引用计数自动管理对象生命周期，但当两个对象互相持有对方的std::shared_ptr时，会形成循环引用，导致内存无法释放。这时就需要用std::weak_ptr打破循环。

什么是循环引用

假设有两个类A和B，A持有一个指向B的std::shared_ptr，同时B也持有一个指向A的std::shared_ptr：

class B; // 前向声明

class A {
public:
    std::shared_ptr<B> ptr;
    ~A() { std::cout << "A destroyed\n"; }
};

class B {
public:
    std::shared_ptr<A> ptr;
    ~B() { std::cout << "B destroyed\n"; }
};

// 使用：
auto a = std::make_shared<A>();
auto b = std::make_shared<B>();
a->ptr = b;
b->ptr = a; // 循环引用形成

此时，a和b的引用计数都为2。离开作用域后，各自的引用计数减1，但仍为1，析构函数不会被调用，造成内存泄漏。

使用std::weak_ptr打破循环

解决方法是让其中一个类使用std::weak_ptr，它不增加引用计数，只“观察”对象是否存在。

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class B; // 前向声明

class A {
public:
    std::shared_ptr<B> ptr;
    ~A() { std::cout << "A destroyed\n"; }
};

class B {
public:
    std::weak_ptr<A> ptr; // 改为 weak_ptr
    ~B() { std::cout << "B destroyed\n"; }
};

// 使用：
auto a = std::make_shared<A>();
auto b = std::make_shared<B>();
a->ptr = b;
b->ptr = a; // 不增加 a 的引用计数

这样，a的引用计数为1（只有外部变量持有），b的引用计数也为1。当离开作用域，a和b都会被正确析构。

访问weak_ptr指向的对象

由于std::weak_ptr不保证对象仍然存在，访问前必须检查：

if (auto locked = b->ptr.lock()) {
    // locked 是 std::shared_ptr<A>
    std::cout << "A is still alive\n";
} else {
    std::cout << "A has been destroyed\n";
}

也可以用