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C++ weak_ptr应用 循环引用解决方案

P粉602998670

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发布时间:2025-08-27 13:42:01

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来源于php中文网

原创

使用weak_ptr可打破shared_ptr循环引用。当类A和B互相持有shared_ptr时,引用计数无法归零,导致内存泄漏;将B中对A的shared_ptr改为weak_ptr后,不增加引用计数,对象可正常析构,避免泄漏。

c++ weak_ptr应用 循环引用解决方案

在C++中使用

shared_ptr
管理对象生命周期时,容易因相互持有导致循环引用,使内存无法释放。weak_ptr正是为解决这一问题而设计的。它是一种弱引用指针,不增加引用计数,可用于观察
shared_ptr
所管理的对象是否还存在,从而打破循环。

循环引用问题示例

考虑两个类A和B,彼此持有对方的

shared_ptr

class B;
class A {
public:
std::shared_ptr ptr;
~A() { std::cout };

class B {
public:
std::shared_ptr ptr;
~B() { std::cout };

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

此时a和b互相引用,引用计数始终不为0,析构函数不会被调用,造成内存泄漏。

使用weak_ptr打破循环

将其中一个方向的

shared_ptr
改为
weak_ptr
,即可打破循环。例如,让B持有A的弱引用:

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

class B {
public:
std::weak_ptr ptr; // 改为weak_ptr
~B() { std::cout };

此时,A持有B的强引用,B持有A的弱引用。当main函数结束时,a的引用计数为1(来自main),b的引用计数也为1(来自main)。离开作用域后,a和b的引用计数归0,A先析构,随后B析构,资源正确释放。

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下载

weak_ptr的使用方法

由于

weak_ptr
不保证所指对象一定存在,访问前需检查:

  • 使用
    lock()
    获取一个
    shared_ptr
    ,若对象已释放则返回空指针
  • 使用
    expired()
    判断对象是否已被释放(不推荐,存在竞态)

示例:

std::shared_ptr getA(std::weak_ptr& wp) {
if (auto sp = wp.lock()) {
return sp;
} else {
std::cout return nullptr;
}
}

适用场景总结

weak_ptr
常用于以下情况:

  • 父子节点结构中,子节点用
    weak_ptr
    引用父节点
  • 观察者模式中,避免观察者与被观察者相互强引用
  • 缓存系统,避免缓存对象阻止资源释放
  • 回调机制中,防止对象因回调引用无法析构

基本上就这些。只要在可能形成闭环的地方用

weak_ptr
替代其中一个
shared_ptr
,就能有效避免循环引用。关键是理解谁该拥有对象,谁只是临时访问。不复杂但容易忽略。

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