c++怎么使用weak_ptr解决循环引用问题_c++ weak_ptr智能指针循环引用解决方法

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；解决方法是将其中一个改为weak_ptr，如父节点用shared_ptr指向子节点，子节点用weak_ptr回指父节点，通过lock()安全访问目标对象，避免内存泄漏。

在C++中，shared_ptr 能自动管理对象生命周期，但当两个对象互相持有对方的 shared_ptr 时，就会产生循环引用，导致内存无法释放。这时就需要使用 weak_ptr 来打破循环。

什么是循环引用？

考虑两个类 A 和 B，A 持有指向 B 的 shared_ptr，B 也持有指向 A 的 shared_ptr：

struct B;

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

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

如果这样创建对象：

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

此时 a 和 b 的引用计数都为2。离开作用域后，shared_ptr 析构会使引用计数减1，但不会归零，因此析构函数不会被调用，造成内存泄漏。

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用 weak_ptr 打破循环

解决方法是将其中一个引用改为 weak_ptr，它不增加引用计数，只观察对象是否存在。

修改上面的例子：

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struct B;

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

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

现在 B 中的 a_ptr 不再增加 A 的引用计数。当外部的 shared_ptr 离开作用域，A 的引用计数会正确归零并析构。B 也可以正常销毁。

如何安全访问 weak_ptr 指向的对象？

不能直接解引用 weak_ptr，必须先转为 shared_ptr：

if (auto locked_ptr = b.a_ptr.lock()) {
    // 使用 locked_ptr 访问 A 的成员
    std::cout << "A is still alive\n";
} else {
    std::cout << "A has been destroyed\n";
}

lock() 返回一个 shared_ptr，如果原对象还存在；否则返回空 shared_ptr。这是线程安全的判断方式。

典型应用场景

• 父子节点关系：父节点用 shared_ptr 持有子节点，子节点用 weak_ptr 回指父节点。
• 观察者模式：观察者用 weak_ptr 引用被观察对象，避免互相持有导致无法释放。
• 缓存系统：缓存项用 weak_ptr 引用实际数据，数据由 shared_ptr 管理，不用时自动清除缓存条目。

基本上就这些。关键点是：识别可能形成闭环的引用链，把非拥有性的一方换成 weak_ptr，再通过 lock 安全访问。这样既能避免循环引用，又能保证资源正确释放。

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