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c++怎么解决循环引用问题_c++ weak_ptr与shared_ptr配合使用【方法】

穿越時空

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发布时间:2025-12-27 13:48:08

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来源于php中文网

原创

shared_ptr循环引用会导致内存泄漏,需用weak_ptr打破引用链;weak_ptr不增加引用计数,访问前须调用lock()获取临时shared_ptr,且应避免滥用以规避设计缺陷。

c++怎么解决循环引用问题_c++ weak_ptr与shared_ptr配合使用【方法】

shared_ptr 循环引用会导致内存泄漏

当两个对象用 shared_ptr 互相持有对方时,引用计数永远无法归零,析构函数不会被调用,内存就一直卡着不释放。这不是“程序崩溃”,而是静默的资源泄露——跑得越久,占用越多。

用 weak_ptr 打破循环中的一个引用链

weak_ptr 不增加引用计数,只“观察”所指向的 shared_ptr 是否还有效。它本身不参与所有权管理,因此不会延长对象生命周期。

典型做法是:一方用 shared_ptr 持有另一方,另一方用 weak_ptr 回指——比如父类持子类的 shared_ptr,子类用 weak_ptr 指向父类。

  • 必须在访问前调用 lock() 转成临时 shared_ptr,否则可能访问已销毁对象
  • weak_ptr 不能直接解引用,也不能参与构造/赋值 shared_ptr
  • 不要长期保存 weak_ptr::lock() 返回的 shared_ptr,除非你真需要延长其生命周期

实际代码中怎么写才安全

下面是一个父子结构的最小可运行示例,展示如何避免循环引用:

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#include <memory>
#include <iostream>

struct Child;
struct Parent {
    std::shared_ptr<Child> child;
    ~Parent() { std::cout << "Parent destroyed\n"; }
};

struct Child {
    std::weak_ptr<Parent> parent; // 注意:不是 shared_ptr<Parent>
    ~Child() { std::cout << "Child destroyed\n"; }
};

int main() {
    auto p = std::make_shared<Parent>();
    auto c = std::make_shared<Child>();
    p->child = c;
    c->parent = p; // 只是观察,不增加引用计数

    // 安全访问父对象
    if (auto locked_parent = c->parent.lock()) {
        std::cout << "Parent still alive\n";
    } else {
        std::cout << "Parent already gone\n";
    }
} // 输出:Child destroyed → Parent destroyed(顺序取决于析构时机)

weak_ptr 不是万能的,别滥用

weak_ptr 解决的是“谁该拥有谁”的设计问题,不是补丁工具。如果发现要到处加 weak_ptr,大概率是类职责或生命周期设计不合理。

常见误用包括:

  • weak_ptr 当成“可空指针”替代 shared_ptr<t></t> 或裸指针——它开销更大,且每次访问都要 lock()
  • 在回调、信号槽等跨线程场景中没考虑 weak_ptr::lock() 的线程安全性(它是线程安全的,但后续使用仍需同步)
  • 忘记检查 lock() 返回是否为空,直接解引用导致未定义行为

真正关键的,是画清楚对象图、标出所有权方向,再决定哪里该用 shared_ptr、哪里该用 weak_ptr,或者干脆换用裸指针 + 明确生命周期约束。

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