shared_ptr通过引用计数管理对象生命周期,使用make_shared创建更高效,循环引用需用weak_ptr解决。

在C++中,shared_ptr 是一种智能指针,用于自动管理动态分配对象的生命周期。它通过引用计数机制确保多个指针可以共享同一个对象,当最后一个 shared_ptr 被销毁时,对象会自动被释放,避免内存泄漏。
shared_ptr 基本用法
要使用 shared_ptr,需包含头文件
示例:
#include#include struct MyClass { int value; MyClass(int v) : value(v) { std::cout << "构造: " << value << "\n"; } ~MyClass() { std::cout << "析构: " << value << "\n"; } }; int main() { auto ptr1 = std::make_shared (42); { auto ptr2 = ptr1; // 引用计数 +1 std::cout << "当前引用计数: " << ptr1.use_count() << "\n"; // 输出 2 } // ptr2 离开作用域,引用计数 -1 std::cout << "ptr2 销毁后引用计数: " << ptr1.use_count() << "\n"; // 输出 1 } // ptr1 销毁,对象自动释放
关键点:
立即学习“C++免费学习笔记(深入)”;
- 引用计数:每个 shared_ptr 实例增加引用计数,销毁时减一。
- 自动释放:计数为0时,自动调用 delete。
- 线程安全:多个线程可同时持有 shared_ptr,但指向同一对象的访问仍需同步。
智能指针原理简析
shared_ptr 内部包含两个关键部分:
- 指向对象的指针
- 控制块(control block):保存引用计数、弱引用计数和删除器等信息
每次拷贝 shared_ptr,引用计数加1;析构时减1。控制块通常在第一次创建 shared_ptr 时分配(如 make_shared 或 shared_ptr 构造函数)。
make_shared 的优势在于将对象和控制块一起分配,减少内存碎片并提升性能。
循环引用问题与 weak_ptr 解决方案
当两个对象互相持有对方的 shared_ptr 时,引用计数无法降为0,导致内存泄漏。这就是循环引用。
示例:
struct Node; using NodePtr = std::shared_ptr; struct Node { int data; NodePtr parent; NodePtr child; Node(int d) : data(d) { std::cout << "Node " << data << " 构造\n"; } ~Node() { std::cout << "Node " << data << " 析构\n"; } }; void test_cycle() { auto n1 = std::make_shared (1); auto n2 = std::make_shared (2); n1->child = n2; n2->parent = n1; // 循环引用! } // 函数结束,n1 和 n2 的引用计数仍为1,不会析构
解决方法:使用 weak_ptr 打破循环。weak_ptr 不增加引用计数,只“观察”对象是否存在。
修改后的代码:
struct Node {
int data;
std::weak_ptr parent; // 使用 weak_ptr
NodePtr child;
Node(int d) : data(d) { }
~Node() {
std::cout << "Node " << data << " 析构\n";
}
};
访问 weak_ptr 时需先 lock() 获取临时 shared_ptr:
auto p = n2->parent.lock();
if (p) {
std::cout << "Parent data: " << p->data << "\n";
}
这样,当 n1 和 n2 离开作用域,引用计数正确归零,对象被释放。
基本上就这些。shared_ptr 简化了内存管理,但要注意避免循环引用。合理使用 weak_ptr 可有效打破循环,确保资源及时释放。










