shared_ptr与weak_ptr配合可避免循环引用:shared_ptr通过引用计数管理资源,weak_ptr作观察者不增引用计数,用于打破循环,如父节点用shared_ptr持有子节点,子节点用weak_ptr指回父节点,访问前需调用lock()获取shared_ptr,确保安全访问。

在C++中,shared_ptr 和 weak_ptr 经常配合使用来管理动态资源,既能实现自动内存回收,又能避免循环引用导致的内存泄漏。理解它们的协作机制对编写安全高效的代码至关重要。
shared_ptr 的基本行为
shared_ptr 采用引用计数机制,多个 shared_ptr 可共享同一块资源。当最后一个 shared_ptr 被销毁时,资源自动释放。
但问题出现在:如果两个对象互相持有对方的 shared_ptr,就会形成循环引用,引用计数无法归零,造成内存泄漏。
weak_ptr 的作用:打破循环
weak_ptr 是 shared_ptr 的观察者,它不增加引用计数,仅指向 shared_ptr 管理的对象。
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它用于解决循环引用问题。典型场景是父子节点结构或观察者模式:
- 父节点用 shared_ptr 持有子节点
- 子节点用 weak_ptr 指向父节点
这样不会增加父节点的引用计数,避免了循环。
如何正确使用 weak_ptr
由于 weak_ptr 不保证所指对象一定存在,访问前必须先升级为 shared_ptr。
通过 lock() 方法尝试获取 shared_ptr:
std::weak_ptrwp = ...; if (auto sp = wp.lock()) { // 使用 sp 安全访问对象 sp->do_something(); } else { // 对象已被释放 }
lock() 成功返回有效的 shared_ptr,失败则返回空 shared_ptr。
实际例子:双向链表节点
考虑一个双向链表,每个节点用 shared_ptr 指向前驱和后继会形成环。
正确做法:
- next 指针用 shared_ptr
- prev 指针用 weak_ptr
这样从头节点遍历可释放整个链表,prev 不影响引用计数。
基本上就这些。合理搭配 shared_ptr 和 weak_ptr,既能享受自动内存管理的便利,又能避开陷阱。关键点在于识别可能形成循环的引用关系,并用 weak_ptr 断开其中一环。










