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weak_ptr在什么场景使用 打破循环引用实际案例

P粉602998670

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发布时间:2025-08-22 11:57:01

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来源于php中文网

原创

weak_ptr用于解决shared_ptr的循环引用问题,示例中A和B互相持有shared_ptr导致内存泄漏,将其中一个改为weak_ptr后打破循环,引用计数正常归零,对象可析构,weak_ptr通过lock()安全访问目标,常用于父子节点等场景。

weak_ptr在什么场景使用 打破循环引用实际案例

在 C++ 中,weak_ptr 主要用于解决 shared_ptr 可能引起的循环引用问题。当两个或多个对象通过 shared_ptr 相互持有对方时,引用计数永远无法归零,导致内存泄漏。weak_ptr 不增加引用计数,仅观察对象是否存在,因此适合打破这种循环。

循环引用问题示例

考虑两个类 A 和 B,它们互相持有对方的 shared_ptr:

#include 
#include 

struct B; // 前向声明

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

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

int main() {
    auto a = std::make_shared();
    auto b = std::make_shared();

    a->b_ptr = b;
    b->a_ptr = a;

    std::cout << "a 引用计数: " << a.use_count() << "\n"; // 输出 2
    std::cout << "b 引用计数: " << b.use_count() << "\n"; // 输出 2

    return 0;
}

程序结束时,A 和 B 的析构函数都不会被调用。因为 a 和 b 的引用计数都是 2(外部变量 + 对方持有),离开作用域后引用计数变为 1,无法释放。

使用 weak_ptr 打破循环

修改其中一个引用为 weak_ptr,可打破循环。通常“从属”或“反向”引用使用 weak_ptr。

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

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

此时 main 函数中:

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  • a 的引用计数:1(仅由 main 中的变量持有)
  • b 的引用计数:2(main 持有 + a 持有)

当 main 结束时,a 和 b 的 shared_ptr 被释放,引用计数归零,对象正常析构。

weak_ptr 的安全访问

使用 weak_ptr 时,不能直接访问对象,必须先转为 shared_ptr:

void check_A(std::weak_ptr &wp) {
    if (auto sp = wp.lock()) {
        // 对象仍存在,sp 是临时 shared_ptr
        std::cout << "A 仍然存在\n";
    } else {
        std::cout << "A 已被释放\n";
    }
}

lock() 返回 shared_ptr,若对象已销毁则返回空。这保证了线程安全和生命周期管理。

基本上就这些。weak_ptr 不参与所有权,只观察,是打破 shared_ptr 循环引用的标准做法。常见于父子节点、观察者模式、缓存等场景。不复杂但容易忽略,用对了能避免内存泄漏。

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