c++中weak_ptr是用来解决什么问题的_c++ weak_ptr防止智能指针循环引用详解-C++-PHP中文网

c++中weak_ptr是用来解决什么问题的_c++ weak_ptr防止智能指针循环引用详解

尼克

发布： 2025-10-21 16:13:01

原创

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weak_ptr通过非拥有性引用打破shared_ptr循环引用，避免内存泄漏。当两个对象互相持有shared_ptr时，引用计数无法归零，资源不释放；将其中一个改为weak_ptr后，不增加引用计数，对象可正常析构。weak_ptr需通过lock()获取临时shared_ptr访问对象，常用于缓存、观察者模式等场景，是管理共享资源生命周期的关键工具。

c++中weak_ptr是用来解决什么问题的_c++ weak_ptr防止智能指针循环引用详解

在C++中，weak_ptr主要用于解决shared_ptr可能引发的循环引用问题，从而避免内存泄漏。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，导致资源无法释放。weak_ptr提供了一种非拥有性的观察机制，它不增加引用计数，可以在需要时临时提升为shared_ptr来安全访问对象。

循环引用问题的产生

考虑两个类A和B，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"; }
};

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

这段代码中，a和b的引用计数均为2（外部变量+对方持有）。离开作用域后，a和b的引用计数减1，但仍为1，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：

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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; // 改为 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;
}

此时，B对A的引用是弱引用，不增加A的引用计数。当main函数结束时，a的引用计数为1（仅来自main），释放后触发A的析构；随后b的引用计数变为0，也正常释放。整个过程无内存泄漏。

weak_ptr的使用方式与注意事项

weak_ptr不能直接访问对象，必须通过lock()方法获取一个临时的shared_ptr：

调用 lock() 返回一个 shared_ptr，若对象已销毁则返回空指针
可使用 expired() 检查对象是否还存在（不推荐，存在竞态条件）
常用于缓存、观察者模式、父-子节点关系等场景

示例：

std::weak_ptr<A> wp;
{
    auto sp = std::make_shared<A>();
    wp = sp;
    auto temp = wp.lock(); // 成功获取 shared_ptr
    if (temp) {
        // 安全使用 temp
    }
}
auto temp = wp.lock(); // 返回空 shared_ptr，对象已销毁
if (!temp) {
    std::cout << "Object has been released.\n";
}

基本上就这些。weak_ptr本身不复杂，但它是管理共享资源生命周期的重要工具，尤其在设计复杂对象图时不可或缺。

以上就是c++++中weak_ptr是用来解决什么问题的_c++ weak_ptr防止智能指针循环引用详解的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！