c++中weak_ptr是用来解决什么问题的_weak_ptr解决循环引用问题详解-C++-PHP中文网

c++中weak_ptr是用来解决什么问题的_weak_ptr解决循环引用问题详解

冰火之心

发布： 2025-09-25 14:17:01

原创

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循环引用发生在两个对象互相持有对方的shared_ptr时，导致引用计数无法归零；将其中一个改为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，从而避免内存泄漏。

c++中weak_ptr是用来解决什么问题的_weak_ptr解决循环引用问题详解

在C++中，weak_ptr 主要用来解决 shared_ptr 可能引发的循环引用问题。当两个或多个对象通过 shared_ptr 相互持有对方时，引用计数永远无法归零，导致内存泄漏。weak_ptr 提供了一种“观察”资源的方式，而不增加引用计数，从而打破这种循环。

循环引用是如何发生的？

考虑两个类 A 和 B，它们各自持有一个指向对方的 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"; }
};

如果这样使用：

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

此时，a 和 b 的引用计数都是2。当作用域结束时，a 和 b 的局部引用被释放，引用计数减为1，但由于彼此仍互相引用，析构函数不会被调用，造成内存泄漏。

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weak_ptr 如何打破循环？

将其中一个 shared_ptr 改为 weak_ptr，即可打破循环引用。weak_ptr 不增加引用计数，只是“弱引用”或“观察”目标对象是否存在。

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修改上面的例子：

class B;

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"; }
};

现在，只有 A 持有 B 的强引用，而 B 持有 A 的弱引用。当外部引用 a 和 b 离开作用域时：

a 的引用计数从1降到0，A 被销毁
A 销毁后，其持有的 b 引用减少，B 的引用计数也归零，B 被销毁
整个资源被正确释放

weak_ptr 的使用方式

由于 weak_ptr 不保证所指对象仍然存在，访问前必须先检查：

std::shared_ptr<A> lock_ptr = b.ptr.lock();
if (lock_ptr) {
    // 对象还活着，可以安全使用
    std::cout << "A is still alive\n";
} else {
    // 对象已被销毁
    std::cout << "A has been destroyed\n";
}

lock() 方法尝试获取一个 shared_ptr，如果原对象已释放，返回空 shared_ptr。