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C++weak_ptr解决shared_ptr循环引用问题

P粉602998670

发布： 2025-09-19 10:42:01

原创

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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，常用于父子关系或双向链表中避免内存泄漏。

c++weak_ptr解决shared_ptr循环引用问题

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

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：

struct B; // 前向声明

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

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

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如果这样使用：

auto a = std::make_shared<A>();
auto b = std::make_shared<B>();
a->ptr = b;
b->ptr = a;

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此时a和b的引用计数都是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，析构函数不会被调用，造成内存泄漏。

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weak_ptr如何解决循环引用？

weak_ptr是shared_ptr的观察者，它不增加引用计数。它可以指向一个由shared_ptr管理的对象，但不会阻止对象被销毁。

修改上面的例子，把其中一个shared_ptr换成weak_ptr：

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struct B;

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

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

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现在即使相互引用，也不会形成循环。当外部的shared_ptr离开作用域，引用计数正确归零，对象能被正常释放。

如何安全使用weak_ptr？

由于weak_ptr不保证所指对象一定存在，访问前必须检查：

使用 lock() 获取临时的shared_ptr，若对象已销毁则返回空
使用 expired() 判断对象是否已被释放（但有竞态风险）

推荐方式：

std::shared_ptr<A> temp = b.ptr.lock();
if (temp) {
    // 安全使用 temp
    std::cout << "Object is alive\n";
} else {
    std::cout << "Object has been destroyed\n";
}

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这样做既打破了循环引用，又能安全地访问目标对象。

基本上就这些。在设计有父子关系、双向链表或观察者模式等结构时，记得让从属方使用weak_ptr，主导方使用shared_ptr，就能有效避免内存泄漏。

以上就是C++weak_ptr解决shared_ptr循环引用问题的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！