C++ weak_ptr解决循环引用_C++智能指针的循环依赖处理

shared_ptr因循环引用导致内存泄漏，weak_ptr可打破循环。例如类A和B互相持有shared_ptr时，引用计数无法归零；将其中一个改为weak_ptr后，不增加引用计数，对象可正常析构，避免泄漏。实际中建议父对象用shared_ptr管理子对象，子对象用weak_ptr回指，观察者模式也适用此原则，访问weak_ptr应使用lock()获取临时shared_ptr，确保安全。

在使用C++智能指针时，shared_ptr 能自动管理对象生命周期，避免内存泄漏。但当两个或多个对象通过 shared_ptr 相互引用时，容易出现循环引用问题，导致内存无法释放。这时就需要用到 weak_ptr 来打破循环。

循环引用的问题

考虑两个类 A 和 B，它们各自持有一个指向对方的 shared_ptr：

class B; // 前向声明

class A {
public:
    std::shared_ptr ptr;
    ~A() { std::cout };

class B {
public:
    std::shared_ptr ptr;
    ~B() { std::cout };

如果这样使用：

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

此时 a 和 b 的引用计数都为2。离开作用域后，a 和 b 各自的引用计数减1，但仍为1，析构函数不会被调用，造成内存泄漏。

weak_ptr 的作用

weak_ptr 是一种弱引用指针，它不增加对象的引用计数。它可以指向一个由 shared_ptr 管理的对象，但不会阻止该对象被销毁。

weak_ptr 常用于观察资源是否存在，需通过 lock() 方法获取一个临时的 shared_ptr 来安全访问对象：

• 若对象仍存在，lock() 返回有效的 shared_ptr
• 若对象已销毁，lock() 返回空 shared_ptr

用 weak_ptr 打破循环

修改上面的例子，将其中一个 shared_ptr 改为 weak_ptr：

class B; // 前向声明

class A {
public:
    std::shared_ptr ptr;
    ~A() { std::cout };

class B {
public:
    std::weak_ptr ptr; // 改为 weak_ptr
    ~B() { std::cout };

现在 B 持有对 A 的弱引用。当 a 和 b 被创建并相互赋值后：

• A 持有 B 的 shared_ptr，B 的引用计数为1
• B 持有 A 的 weak_ptr，A 的引用计数仍为1（weak_ptr 不增引用）

当离开作用域时，a 和 b 的引用计数变为0，对象正常析构，不再泄漏。

实际使用建议

在设计有父子关系或监听机制的类时，注意引用方向：

• 父对象用 shared_ptr 持有子对象
• 子对象用 weak_ptr 回引父对象
• 观察者模式中，观察者用 weak_ptr 指向被观察者

访问 weak_ptr 时始终使用 lock()，确保线程安全和对象有效性。

基本上就这些。weak_ptr 不复杂，但能有效解决 shared_ptr 的循环依赖问题，是智能指针体系中不可或缺的一环。