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c++中如何使用weak_ptr解决循环引用_c++ weak_ptr解决循环依赖方法

穿越時空

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发布时间:2025-09-30 14:07:02

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来源于php中文网

原创

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;解决方法是将其中一个改为weak_ptr,如B类中用std::weak_ptr代替shared_ptr,打破循环,使对象能正常析构。

c++中如何使用weak_ptr解决循环引用_c++ weak_ptr解决循环依赖方法

在C++中,shared_ptr 能自动管理对象生命周期,但当两个对象互相持有对方的 shared_ptr 时,就会产生循环引用,导致内存无法释放。这时就需要用 weak_ptr 来打破循环。

什么是循环引用?

考虑两个类 A 和 B,A 持有指向 B 的 shared_ptr,B 也持有指向 A 的 shared_ptr:

struct B;

struct A {
    std::shared_ptr b_ptr;
    ~A() { std::cout << "A destroyed\n"; }
};

struct B {
    std::shared_ptr a_ptr;
    ~B() { std::cout << "B destroyed\n"; }
};

如果这样创建对象:

auto a = std::make_shared();
auto b = std::make_shared();
a->b_ptr = b;
b->a_ptr = a;

此时 a 和 b 的引用计数都为2。离开作用域后,a 和 b 的 shared_ptr 被销毁,引用计数减为1,但不会归零,析构函数不被调用,造成内存泄漏。

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用 weak_ptr 打破循环

解决方法是:将其中一个引用改为 weak_ptr,它不增加引用计数,只观察对象是否存在。

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修改上面的代码:

struct B;

struct A {
    std::shared_ptr b_ptr;
    ~A() { std::cout << "A destroyed\n"; }
};

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

现在 B 持有的是指向 A 的 weak_ptr,不会增加 A 的引用计数。当外部 shared_ptr 离开作用域,A 的引用计数变为0,A 被销毁;接着 B 的 b_ptr 失效,B 的引用计数也归零,B 被销毁。

如何安全使用 weak_ptr

由于 weak_ptr 不保证所指对象一定存在,访问前必须检查:

  • 使用 lock() 获取 shared_ptr:如果对象还活着,返回有效的 shared_ptr;否则返回 nullptr
  • 使用 expired() 判断对象是否已销毁(不推荐,有竞态风险)

示例:

std::shared_ptr get_a(std::weak_ptr& a_weak) {
    if (auto a = a_weak.lock()) {
        return a;
    } else {
        std::cout << "A 已被销毁\n";
        return nullptr;
    }
}

基本上就这些。只要在可能形成闭环的地方把非拥有性引用换成 weak_ptr,就能有效防止循环引用问题。关键是分清谁真正拥有对象,谁只是临时观察。拥有关系用 shared_ptr,观察用 weak_ptr。不复杂但容易忽略。

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