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C++ weak_ptr作用打破循环引用解决方案

P粉602998670

发布： 2025-08-19 10:47:01

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，避免内存泄漏。

c++ weak_ptr作用打破循环引用解决方案

在C++中，weak_ptr 是一种智能指针，用于解决 shared_ptr 可能导致的循环引用问题。当两个或多个对象通过 shared_ptr 相互持有对方时，引用计数永远不会降为0，导致内存泄漏。weak_ptr 不增加对象的引用计数，因此可以打破这种循环。

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：

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"; }
};

int main() {
   auto a = std::make_shared<A>();
   auto b = std::make_shared<B>();
   a->ptr = b;
   b->ptr = a;
   return 0;
}

这段代码中，a 和 b 的引用计数都是2。main 函数结束时，a 和 b 被销毁，但它们所指向的对象仍被对方持有，因此析构函数不会被调用，造成内存泄漏。

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。weak_ptr 不增加引用计数，只在需要时临时提升为 shared_ptr 来安全访问对象。

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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; // 使用 weak_ptr
   ~B() { std::cout << "B destroyed\n"; }
};

int main() {
   auto a = std::make_shared<A>();
   auto b = std::make_shared<B>();
   a->ptr = b;
   b->ptr = a; // 不增加引用计数
   return 0;
}

此时，a 的引用计数为1（来自 main 中的 a），b 的引用计数也为1（来自 a->ptr）。当 main 结束时，a 和 b 的 shared_ptr 被释放，对象被正确析构。

如何安全使用 weak_ptr

weak_ptr 本身不能直接访问对象，必须通过 lock() 方法转换为 shared_ptr：

std::weak_ptr<A> wp = a;
{
   std::shared_ptr<A> temp = wp.lock();
   if (temp) {
      // 安全访问对象
      temp->doSomething();
   } else {
      // 对象已被释放
      std::cout << "Object no longer exists\n";
   }
}

lock() 返回一个 shared_ptr，如果原对象还存在，否则返回空 shared_ptr。这保证了线程安全和生命周期管理的正确性。

基本上就这些。weak_ptr 的核心价值在于它提供了一种观察性引用，不参与所有权管理，是解决 shared_ptr 循环引用的标准做法。在设计有相互关联的对象结构时，合理使用 weak_ptr 能有效避免内存泄漏。

以上就是C++ weak_ptr作用打破循环引用解决方案的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！