C++智能指针shared_ptr用法详解_C++内存泄漏解决方案

std::shared_ptr通过引用计数自动管理内存，避免泄漏；推荐用std::make_shared创建，注意循环引用问题并用std::weak_ptr解决。

在C++开发中，内存泄漏是一个常见且棘手的问题。手动管理动态内存时，容易因忘记释放或异常导致资源未回收。为解决这一问题，C++11引入了智能指针，其中 std::shared_ptr 是最常用的工具之一。它通过引用计数机制自动管理对象生命周期，有效避免内存泄漏。

shared_ptr 的基本概念

std::shared_ptr 是一种共享所有权的智能指针。多个 shared_ptr 可以指向同一个对象，当最后一个 shared_ptr 被销毁或重置时，所管理的对象会自动被删除。

其核心机制是引用计数：每增加一个 shared_ptr 指向该对象，计数加1；减少一个则减1。计数为0时，对象被释放。

#include 
#include 

int main() {
    std::shared_ptr ptr1 = std::make_shared(42);
    std::cout << "引用计数: " << ptr1.use_count() << "\n"; // 输出 1

    {
        std::shared_ptr ptr2 = ptr1;
        std::cout << "引用计数: " << ptr1.use_count() << "\n"; // 输出 2
    } // ptr2 离开作用域，计数减1

    std::cout << "引用计数: " << ptr1.use_count() << "\n"; // 输出 1
    return 0;
} // ptr1 销毁，对象自动 delete

如何正确创建 shared_ptr

推荐使用 std::make_shared 而非直接 new，原因包括性能更好（一次内存分配）和异常安全。

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• std::make_shared(args)：构造对象并返回 shared_ptr，最安全高效的方式
• 直接用 new 构造 shared_ptr 也可以，但不推荐

auto obj = std::make_shared("hello", 100);

std::shared_ptr ptr(new MyClass("hello")); // 可能引发异常安全问题

shared_ptr 的常见使用场景

适用于需要多个所有者共享同一资源的场合。

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• 容器中存储对象指针，多个地方需要访问
• 回调函数中传递对象，确保回调执行时对象仍有效
• 工厂模式返回对象实例，调用方无需关心释放

std::shared_ptr buffer = std::make_shared(1024);
network_module.process(buffer);
log_module.cache(buffer); // 两个模块共享同一份数据

避免循环引用导致内存泄漏

shared_ptr 的最大陷阱是循环引用：两个对象互相持有对方的 shared_ptr，导致引用计数永不归零。

struct Node {
    std::shared_ptr parent;
    std::shared_ptr child;
};
// 若 parent.child 和 child.parent 同时指向对方，则无法释放

解决方案：使用 std::weak_ptr 打破循环。weak_ptr 不增加引用计数，仅观察对象是否存在。

struct Node {
    std::weak_ptr parent; // 改用 weak_ptr
    std::shared_ptr child;
};

访问 weak_ptr 前需调用 lock() 获取临时 shared_ptr：

if (auto p = parent.lock()) {
    p->do_something();
} else {
    // 对象已释放
}

shared_ptr 与普通指针的转换

shared_ptr 可以像普通指针一样使用成员访问操作符。

• *ptr：解引用获取对象
• ptr->member：访问成员函数或变量
• get()：获取原始指针（不推荐长期保存）

不要将 shared_ptr.get() 返回的原始指针再用于构造新的 shared_ptr，会导致重复 delete。